如图①,Rt△ABC中,∠B=90°,顶点坐标分别是A(20,0),B(8,16),C(20,25).

如图①,Rt△ABC中,∠B=90°,顶点坐标分别是A(20,0),B(8,16),C(20,25).
(1)分别求AB、BC的长度;
(2)点P从点A出发,沿A→B→C的方向匀速运动,同时点Q从点D(0,10)出发,沿y轴正方向以相同速度运动,当点P到达点C时,两点同时停止运动,设运动的时间为t秒,当点P在AB上运动时,△OPQ的面积S(平方单位),与时间t(秒)之间的函数图象为抛物线的一部分(如图②).
①试确定点P从点A运动到点C所需要的时间;
②当点P在AB上运动时,求S与t之间的函数关系式,并求当S取最大值时,点P的坐标;
③在点P沿A→B→C的方向匀速运动过程中,使∠OPQ=90°的点P有几个?如果有,请求出相应t的值,如果没有,请说明理由.
火柴天堂也 1年前 已收到1个回答 举报

知芯 幼苗

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解题思路:(1)由A、B、C三点的坐标,根据平面直角坐标系中两点之间的距离公式即可求出AB、BC的长度;
(2)①先由图2得出点P在AB上运动的时间为4秒,根据速度=路程÷时间得出点P的运动速度,再根据时间=路程÷速度即可求出点P从点A运动到点C所需要的时间;
②如图①,过点P作PE⊥x轴于点E,PF⊥y轴于点F.先由平行线的性质得出∠1=∠BAC,再解Rt△AEP,得出AE=3t,PE=4t,则P(20-3t,4t),又OQ=OD+DQ=10+5t,根据三角形的面积公式得出S与t之间的函数关系式为S=-[15/2]t2+35t+100,然后根据二次函数的性质求出当t=[7/3]时,S取最大值时,进而求出点P的坐标;
③在点P沿A→B→C的方向匀速运动过程中,分两种情况进行讨论:
(Ⅰ)当点P在AB边上运动时,如图①,过点P作PF⊥y轴于点F,得到P(20-3t,4t),Q(0,10+5t),F(0,4t),0≤t≤4,由射影定理得出PF2=OF•FQ,据此列出方程(20-3t)2=4t(10+5t-4t),解方程求出t的值;
(Ⅱ)当点P在BC边上运动时,如图③,过点P作PE⊥x轴于点E,PF⊥y轴于点F.过点B作MN⊥于x轴于点M,交PF于点N.求出P(4t-8,3t+4),Q(0,10+5t),F(0,3t+4),4≤t≤7,由射影定理得出PF2=OF•FQ,据此列出方程(4t-8)2=(3t+4)(10+5t-3t-4),解方程求出t的值.

(1)∵A(20,0),B(8,16),C(20,25),
∴AB=
(8−20)2+(16−0)2=20,
BC=
(20−8)2+(25−16)2=15;

(2)①由图2可知,点P在AB上运动的时间为4秒,
∴点P的运动速度为20÷4=5个单位/秒,
∴点P从点A运动到点C所需要的时间为(20+15)÷5=7秒;

②如图①,过点P作PE⊥x轴于点E,PF⊥y轴于点F.
∵AC⊥x轴,
∴PE∥AC,
∴∠1=∠BAC.
∵在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=20,BC=15,AC=25,
∴sin∠BAC=[BC/AC]=[15/25]=[3/5],cos∠BAC=[AB/AC]=[20/25]=[4/5].
∵在Rt△AEP中,∠AEP=90°,AP=5t,
∴AE=AP•sin∠1=5t•[3/5]=3t,PE=AP•cos∠1=5t•[4/5]=4t,
∴OE=OA-AE=20-3t,
∴P(20-3t,4t).
∵OQ=OD+DQ=10+5t,
∴△OPQ的面积S=[1/2]OQ•PF=[1/2](10+5t)(20-3t)=-[15/2]t2+35t+100,
即S与t之间的函数关系式为S=-[15/2]t2+35t+100,
∵S=-[15/2]t2+35t+100=-[15/2](t-[7/3])2+[845/6],
∴当t=[7/3]时,S取最大值时,此时点P的坐标为(13,[28/3]);

③在点P沿A→B→C的方向匀速运动过程中,使∠OPQ=90°的点P有1个.
(Ⅰ)当点P在AB边上运动时,如图①,过点P作PF⊥y轴于点F.
由上可知,P(20-3t,4t),Q(0,10+5t),F(0,4t),0≤t≤4,
∵∠OPQ=90°,∴PF2=OF•FQ,即(20-3t)2=4t(10+5t-4t),
解得t=16±4
11,其中0≤16-4
11≤4,
∴当点P在AB边上运动时,使∠OPQ=90°的点P有1个;
(Ⅱ)同理当点P在BC边上运动时,如图③,过点P作PE⊥x轴于点E,PF⊥y轴于点F.过点B作MN⊥于x轴于点M,交PF于点N,则MN⊥PF.
∵MN∥AC,
∴∠MBA=∠BAC,
∵∠ABC=90°,∠BNP=90°
∴∠MBA=∠BPN=90°-∠PBN,
∴∠BPN=∠BAC.
∵在Rt△BNP中,∠BNP=90°,BP=5t-20,
∴BN=BP•sin∠BPN=(5t-20)•[3/5]=3t-12,PN=BP•cos∠BPN=(5t-20)•[4/5]=4t-16,
∴PF=FN+PN=8+4t-16=4t-8,OF=MN=BM+BN=16+3t-12=3t+4,
∴P(4t-8,3t+4),Q(0,10+5t),F(0,3t+4),4≤t≤7,
∵∠OPQ=90°,∴PF2=OF•FQ,即(4t-8)2=(3t+4)(10+5t-3t-4),
解得t=

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2,均不符合4≤t≤7,
∴当点P在BC边上运动时,使∠OPQ=90°的点P有0个.
综上所述,符合题意的点P有1个,t=16-4
11.

点评:
本题考点: 二次函数综合题.

考点点评: 本题是二次函数的综合题型,其中涉及到的知识点有平面直角坐标系中两点之间的距离公式,锐角三角函数的定义,解直角三角形,三角形的面积,二次函数的性质等知识,综合性较强,有一定难度.运用数形结合、分类讨论及方程思想是解题的关键.

1年前

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