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- 2021-05-13 发布
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中考数学综合题专题【动点综合型问题二】专题解析
52.(辽宁葫芦岛)△ABC中,BC=AC=5,AB=8,CD为AB边的高,如图1,A在原点处,点B在y轴正半轴上,点C在第一象限.若A从原点出发,沿x轴向右以每秒1个单位长的速度运动,则点B随之沿y轴下滑,并带动△ABC在平面内滑动,如图2.设运动时间为t秒,当B到达原点时停止运动.
(1)当t=0时,求点C的坐标;
(2)当t=4时,求OD的长及∠BAO的大小;
(3)求从t=0到t=4这一时段点D运动路线的长;
(4)当以点C为圆心,CA为半径的圆与坐标轴相切时,求t的值.
y
B
C
D
x
O
图2
A
y
B
C
D
x
O
(A)
图1
y
B
C
D
x
O
图2
A
解:(1)∵BC=AC,CD⊥AB
∴D为AB的中点,∴AD= AB=4
在Rt△CAD中,CD= =3
∴点C的坐标为(3,4)
y
B
C
D′
x
O
图3
A
D
(2)如图2,当t=4时,AO=4
在Rt△ABO中,D为AB的中点
∴OD= AB=4
∴△AOD为等边三角形,∴∠BAO=60°
(3)如图3,从t=0到t=4这一时段点D的运动路线是
其中OD=OD′=4,又∠D′OD=90°-60°=30°
y
B
C
x
O
图4
A
D
∴的长为 =
(4)由题意,AO=t
当⊙C与x轴相切时,A为切点,如图4
∴CA⊥OA,∴CA∥y轴
y
B
C
x
O
图5
A
D
∴∠CAD=∠ABO,∴Rt△CAD∽Rt△ABO
∴ = ,即 =
∴t=
当⊙C与y轴相切时,B为切点,如图5
同理可得t=
∴t的值为 或
53.(辽宁丹东)已知抛物线y=ax 2-2ax+c与y轴交于C点,与x轴交于A、B两点,点A的坐标是(-1,0),O是坐标原点,且|OC|=3|OA|.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)直接写出直线BC的函数表达式;
(3)如图1,D为y轴负半轴上的一点,且OD=2,以OD为边向左作正方形ODEF.将正方形ODEF以每秒1个单位的速度沿x轴的正方向移动,当点F与点B重合时停止移动.在移动过程中,设正方形O′DEF与△OBC重叠部分的面积为S,运动时间为t秒.
①求S与t之间的函数关系式;
②在运动过程中,S是否存在最大值?如果存在,直接写出这个最大值;如果不存在,请说明理由;
(4)如图2,点P(1,k)在直线BC上,点M在x轴上,点N在抛物线上,是否存在以A、M、N、P为顶点的平行四边形?若存在,请直接写出M点坐标;若不存在,请说明理由.
B
O
C
A
x
y
D
E
F
图1
B
O
C
A
x
y
P
图2
B
O′
C
A
x
y
D
E
F
O
G
解:(1)∵A(-1,0),|OC|=3|OA|,∴C(0,-3)
∵抛物线y=ax 2-2ax+c经过A、C两点
∴ 解得
∴抛物线的函数表达式为y=x 2-2x-3
(2)直线BC的函数表达式为y=x-3
(3)①设D(m,-2),则E(m-2,-2)
B
O′
C
A
x
y
D
E
F
O
G
H
I
当正方形ODEF的顶点D运动到直线BC上时
有-2=m-3,∴m=1
正方形ODEF的边EF运动到与OC重合时
m=2
当正方形ODEF的顶点E运动到直线BC上时
有-2=( m-2 )-3,∴m=3
在y=x-3中,当y=0时,x=3,∴B(3,0)
当正方形ODEF的顶点F运动到与点B重合时
有m=3+2=5
B
O′
C
A
x
y
D
E
F
O
H
I
当0<t ≤1时,重叠部分为矩形OGDO′
S=2t
当1<t ≤2时,重叠部分为五边形OGHIO′
HD=ID=t-1
S=S矩形OGDO′ - S△HID =2t- ( t-1 )2=- t 2+3t-
当2<t ≤3时,重叠部分为五边形FEHIO′
B
O′
C
A
x
y
D
E
F
O
K
S=S正方形O′DEF - S△HID =2 2- ( t-1 )2=- t 2+t+
当3<t ≤5时,重叠部分为△FKB
FB=FK=2-( t-3 )=5-t
S= ( 5-t )2= t 2-5t+
B
O
C
A
x
y
P
M3
M1
N1
N2
N3
M4
N4
②当t=2秒时,S有最大值,最大值为
(4)存在.
M1(--1,0),M2(-1,0)
M3(3-,0),M4(3+,0)
提示:如图
54.(辽宁本溪)如图,已知抛物线y=ax 2+bx+3经过点B(-1,0)、C(3,0),交y轴于点A,将线段OB绕点O顺时针旋转90°,点B的对应点为点M,过点A的直线与x轴交于点D(4,0).直角梯形EFGH的上底EF与线段CD重合,∠FEH=90°,EF∥HG,EF=EH=1.直角梯形EFGH从点D开始,沿射线DA方向匀速运动,运动的速度为1个长度单位/秒,在运动过程中腰FG与直线AD始终重合,设运动时间为t秒.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)当t为何值时,以M、O、H、E为顶点的四边形是特殊的平行四边形;
(3)作点A关于抛物线对称轴的对称点A′,直线HG与对称轴交于点K.当t为何值时,以A、A′、G、K为顶点的四边形为平行四边形,请直接写出符合条件的t值.
B
A
C
O
M
(E)
D
(F)
H
G
x
y
B
A
C
O
(E)
D
(F)
H
G
x
y
A′
K
B
A
C
O
M
D
x
y
备用图
解:(1)∵抛物线y=ax 2+bx+3经过点B(-1,0)、C(3,0)
∴ 解得
∴抛物线的解析式为y=-x 2+2x+3
B
A
C
O
M
D
x
y
E′
F′
G′
H′
P
N
(2)过点F′ 作F′N⊥OD轴于点N,延长E′H′ 交x轴于点P
∵点M是点B绕O点顺时针旋转90° 后得到的
∴点M的坐标为(0,1)
∵点A是抛物线与y轴的交点
∴A点坐标为(0,3),∴OA=3
∵D(4,0),∴OD=4
∴AD= =5
∵E′H′∥OM,E′H′=OM=1
∴四边形MOH′E′ 是平行四边形(当EH不与y轴重合时)
∵F′N∥OA,∴△F′ND∽△AOD,∴ = =
B
A
C
O
M
D
x
y
E′
F′
H′
N
(G′)
∵直角梯形E′F′G′H′ 是直角梯形EFGH沿射线DA方向平移得到的
∴F′D=t,∴ = = ,∴F′N= t,ND= t
∵E′F′=PN=1,∴OP=OD-ND-PN=4- t-1=3- t
∵E′P=F′N= t,E′H′=1,∴H′P= t-1
若平行四边形MOH′E′ 是矩形,则∠MOH′=90°
此时H′G′ 与x轴重合,∴F′N=1
B
A
C
O
M
D
x
y
A′
E
H
G
F
K
∵ t=1,∴t=
即当t= 秒时平行四边形MOH′E′ 是矩形
若平行四边形MOH′E′ 是菱形,则OH′=E′H′=1
在Rt△H′OP中,( 3- t )2+( t-1 )2=1 2
解得t=3
即当t=3秒时平行四边形MOH′E′ 是菱形
B
A
C
O
M
D
x
y
A′
K
E
F
H
G
综上:当t= 秒时平行四边形MOH′E′ 是矩形;
当t=3秒时平行四边形MOH′E′ 是菱形
(3)t1= 秒,t2= 秒
提示:∵KG∥AA′,∴当KG=AA′=2时,
以A、A′、G、K为顶点的四边形为平行四边形
当点E与点C重合、点F与点D重合时
KG=KH+HG=KH+CD+ =2+1+ =
∴移动t秒时,KG= - t(直线HG在AA′ 下方)
或KG= t- (直线HG在AA′ 上方)
由 - t=2,得t=
由 t- =2,得t=
55.(辽宁模拟)将Rt△ABC和Rt△DEF按图1摆放(点F与点A重合),点A、E、F、B在同一直线上。∠ACB=∠DEF=90°,∠BAC=∠D=30°,BC=8cm,EF=6cm.
如图2,△DEF从图1位置出发,以1cm/s的速度沿射线AB下滑,DE与AC相交于点H,DF与AC相交于点G,设下滑时间为t(s)(0<t ≤6).
(1)当t=___________s时,△GHD经过旋转后与△AFG能够组成菱形;
(2)当t为何值时,点G在线段AE的垂直平分线上?
(3)是否存在某一时刻t,使B、C、D三点在同一条直线上,若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;
A
B
D
C
E
(F)
图1
A
B
C
备用图
A
B
D
G
C
E
图2
H
F
(4)设△DEF与△ABC的重合部分的面积为S,直接写出S与t之间的函数关系式以及S的最大值(不需要给出解答过程).
解:(1)6-6
A
B
C
E
D
F
G
H
A
B
C
E
D
F
G
H
提示:由题意,∠A=∠AGF=∠DGH=∠D=30°
若△GHD经过旋转后与△AFG能够组成菱形
则AG=DG,即 t=12-t
∴t=6-6
(2)连接EG
∵点G在线段AE的垂直平分线上
∴AG=EG,∴AE=2AG·cos30°=AG=3AF
A
B
C
E
D
F
G
H
∴t+6=3t,∴t=3
(3)假设存在存在某一时刻t,使B、C、D三点在同一条直线上
∵∠BFD=∠B=60°,∴△BFD是等边三角形
∵DE⊥BF,∴BE=EF,BF=2EF=12
∵AF+BF=AB=2BC
∴t+12=16,∴t=4
A
B
C
E
D
F
G
K
L
A
B
C
E
D
F
G
L
A
B
C
E
D
F
G
K
A
B
C
E
D
F
G
H
(4)S=
S的最大值为
56.(辽宁模拟)如图,抛物线y=ax 2+bx+ (a≠0)经过A(-3,0),B(5,0)两点,点C为抛物线顶点,抛物线的对称轴与x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式;
O
N
y
x
A
D
E
B
C
R
Q
P
M
(2)动点P从点C出发,以每秒1个单位的速度沿线段CD向终点D匀速运动,过点P作PM⊥CD,交BC于点M,以PM为一边向上作正方形PMNQ,边QN交BC于点R,延长NM交x轴于点E.设运动时间为t(秒).
①当t为何值时,点N落在抛物线上;
②在点P运动过程中,是否存在某一时刻,使得四边形QEBR为平行四边形?若存在,求出此时刻的t值;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax 2+bx+ (a≠0)经过A(-3,0),B(5,0)两点
O
N
y
x
A
D
E
B
C
R
Q
P
M
∴ 解得:
∴抛物线的解析式为y=- x 2+x+
(2)①∵y=- x 2+x+ =- ( x-1)2+8,∴C(1,8)
∴CD=8,OD=1,BD=4
又∵PM⊥CD,CD⊥AB,∴PM∥AB
∴Rt△CPM∽Rt△CDB
∴ = ,即 = ,∴PM= t
∵四边形PDEM为矩形,∴DE=PM= t
∴OE=1+ t,即点E的横坐标为1+ t
∴点N的横坐标为1+ t
若点N落在抛物线上,则点N的纵坐标为- (1+ t )2+(1+ t )+
∴NE=- (1+ t )2+(1+ t )+ =- t 2+8
∵CP=t,PD=ME,∴ME=8-t
∴NM=NE-ME=- t 2+8-( 8-t )=- t 2+t
∵四边形PMNQ是正方形,∴PM=NM
∴ t=- t 2+t,即t1=0(舍去),t2=4
∴当t=4秒时,点N落在抛物线上
②由于QR∥EB,要使四边形QEBR为平行四边形,只需QR=EB
O
N
y
x
A
D
E
B
C
R
Q
P
M
∵Rt△CQR∽Rt△CDB,∴ =
∵CQ=CP-QP=CP-PM=t- t= t
∴ = ,∴QR= t
而EB=5-(1+ t )=4- t
∴ t=4- t,∴t=
∴当t= 秒时,四边形QEBR为平行四边形
57.(辽宁模拟)如图1,已知点A(8,4),点B(0,4),线段CD的长为3,点C与原点O重合,点D在x轴正半轴上.线段CD沿x轴正方向以每秒1个单位长度的速度向右平移,过点D作x轴的垂线交线段AB于点E,交OA于点G,连接CE交OA于点F(如图2),设运动时间为t.当E点与A点重合时停止运动.
(1)求线段CE的长;
(2)记△CDE与△ABO公共部分的面积为S,求S关于t的函数关系式;
(3)如图2,连接DF.
①当t取何值时,以C、F、D为顶点的三角形为等腰三角形?
②△CDF的外接圆能否与OA相切?如果能,直接写出此时t的值;如果不能,
请说明理由.
C
A
B
O
E
x
D
y
G
F
图2
A
B
O
E
x
D
y
G
图1
(C)
解:(1)在Rt△CDE中,CD=3,DE=4
∴CE= =5
C
A
B
O
E
x
D
y
G
F
H
(2)作FH⊥CD于H
∵AB∥OD,∴△OCF∽△AEF,△ODG∽△AEG
∴ = = , = =
又∵CF+EF=5,DG+EG=4,∴CF=t,EG=
∵FH∥ED,∴ = ,∴HD= ·CD= (5-t )
∴S= EG·HD= ×× (5-t )= (5-t )2(0≤t≤5)
(3)①由(2)知CF=t
(i)当CF=CD时,则t=3
(ii)当CF=DF时,则CH= CD
C
A
B
O
E
x
D
y
G
F
K
∵FH∥ED,∴CF= CE= ,∴t=
(iii)当DF=CD时
作DK⊥CF于K,则CK= CF= t
∵CK=CD·cos∠ECD,∴ t=3× ,∴t=
综上,当t=3或 或 时,△CDF为等腰三角形
②能 t=
C
A
B
O
E
x
D
y
G
F
H
提示:
作FH⊥CD于H,则△FCH∽△ECD
∴ = = ,即 = =
∴CH= t,FH= t,OH=t+ t = t
若△CDF的外接圆与OA相切,则F点为切点
由切割线定理,得:OF 2=OC·OD
∴( t )2+( t )2=t( t+3 ),解得t=
58.(贵州安顺)如图所示,在平面直角坐标系xOy中,矩形OABC的边长OA、OC分别为12cm、6cm,点A、C分别在y轴的负半轴和x轴的正半轴上,抛物线y=ax 2+bx+c经过点A、B,且18a+c=0.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如果点P由点A开始沿AB边以1cm/s的速度向终点B移动,同时点Q由点B开始沿BC边以2cm/s的速度向终点C移动.移动开始后第t秒时,设△PBQ的面积为S.
①试写出S与t之间的函数关系式,并写出t的取值范围;
A
C
Q
P
B
O
x
y
②当S取得最大值时,在抛物线上是否存在点R,使得以P、B、Q、R为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,求出R点的坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1)设抛物线的解析式为y=ax 2+bx+c
由题意知点A(0,-12),∴c=-12
又∵18a+c=0,∴a=
∵AB∥OC,且AB=6
∴抛物线的对称轴是x=- =3,∴b=-4
∴抛物线的解析式为y= x 2-4x-12
(2)①S= ·2t·( 6-t )=-t 2+6t=-( t-3 )2+9(0<t <6)
②当t=3时,S取得最大值为9
此时点P的坐标(3,-12),点Q坐标(6,-6)
若以P、B、Q、R为顶点的四边形是平行四边形,则有以下三种情况:
(Ⅰ)当点R在BQ左侧,且在PB下方时,点R的坐标(3,-18)
将(3,-18)代入抛物线的解析式中,满足解析式
所以存在点R,点R的坐标为(3,-18)
(Ⅱ)当点R在BQ左侧,且在PB上方时,点R的坐标(3,-6)
将(3,-6)代入抛物线的解析式中,不满足解析式,所以点R不满足条件
(Ⅲ)当点R在BQ右侧,且在PB上方时,点R的坐标(9,-6)
将(9,-6)代入抛物线的解析式中,不满足解析式,所以点R不满足条件
综上所述,点R坐标为(3,-18)
59.(贵州六盘水)如图1,已知△ABC中,AB=10cm,AC=8cm,BC=6cm.如果点P由B出发沿BA方向向点A匀速运动,同时点Q由A出发沿AC方向向点C匀速运动,它们的速度均为2cm/s.连接PQ,设运动的时间为t(单位:s)(0≤t ≤4).解答下列问题:
(1)当t为何值时,PQ∥BC.
(2)设△AQP的面积为S(单位:cm2),当t为何值时,S取得最大值,并求出最大值.
(3)是否存在某时刻t,使线段PQ恰好把△ABC的面积平分?若存在,求出此时t的值;若不存在,请说明理由.
(4)如图2,把△AQP沿AP翻折,得到四边形AQPQ′ .那么是否存在某时刻t,使四边形AQPQ′ 为菱形?若存在,求出此时菱形的面积;若不存在,请说明理由.
B
A
C
P
Q
图2
Q′
B
A
C
P
Q
图1
解:(1)若PQ∥BC,则△APQ∽△ABC
∴ = ,∴ = ,解得t=
B
A
C
P
Q
H
∴当t= s时PQ∥BC
(2)∵8 2+6 2=10 2,∴△ABC为直角三角形,且∠C=90°
过P作PH⊥AC于H,则PH∥BC
∴△APH∽△ABC,∴ =
∴ = ,∴PH=- t+6
∴S= AQ·PH= ×2t(- t+6 )=- t 2+6t=- ( t- )2+
∴当t= s时,S取最大值为 cm2
(3)不存在
理由是:若PQ把△ABC的面积平分,即S△APQ = S△ABC
则- t 2+6t= ××6×8,整理得t 2-5t+10=0
∵△=25-40=-15<0,∴此方程无实数解
B
A
C
P
Q
Q′
E
∴不存在某时刻t,使线段PQ恰好把△ABC的面积平分
(4)存在
理由是:连接QQ′,交AP于E,若四边形AQPQ′ 是菱形
则QE⊥AP,AE=PE= AP= ( 10-2t )=5-t
易知△AQE∽△ABC,∴ =
∴ = ,解得t=
∵0< <4,∴存在
当t= s时,四边形AQPQ′ 为菱形
此时AP=10-2t=10-2× =
∵△AQE∽△ABC,∴ =
∴ = ,∴QE= t= × = ,∴QQ′=2QE=
∴S菱形AQPQ′ = AP·QQ′= ×× = (cm2)
60.(贵州模拟)如图(1),在Rt△AOB中,∠A=90°,AB=6,OB=4,∠AOB的平分线OC交AB于C,过O点作与OB垂直的直线OF.动点P从点B出发沿折线BC→CO方向以每秒1个单位长度的速度向终点O运动,同时动点Q从点C出发沿折CO→OF方向以相同的速度运动.设点P的运动时间为t秒,当点P到达点O时P、Q同时停止运动.
(1)求OC、BC的长;
(2)设△CPQ的面积为S,求S与t的函数关系式;
(3)如图(2),当点P在OC上、点Q在OF上运动时,PQ与OA交于点E.
①当t为何值时,△OPE为等腰三角形?
A
B
P
O
Q
F
C
图(2)
E
A
B
P
O
Q
F
C
图(1)
②直接写出线段OE长度的最大值.
解:(1)在Rt△AOB中,∠A=90°,AB=6,OB=4
∴sin∠AOB= = = ,∴∠AOB=60°
∵OC平分∠AOB,∴∠AOC=30°,OA= OB=2
在Rt△AOC中,∠A=90°,∠AOC=30°,AC= =2
OC=2AC=4
∴BC=AB-AC=6-2=4
A
B
P
O
Q
F
C
图(1)
M
(2)①当0<t <4时,点P在BC上,点Q在OC上,如图(1)
CP=4-t,CQ=t
过点P作PM⊥OC于M
在Rt△CPM中,∠M=90°,∠MCP=60°
∴CM= PC= ( 4-t ),PM=CM= ( 4-t )
∴S= QC·PM= t·( 4-t )=- t 2+ t
②当t=4时,点P与点C重合,点Q与点O重合,此时不能构成△CPQ
③当4<t ≤8时,点P在OC上,点Q在OQ上,如图(2)
PC=t-4,OQ=t-4
A
B
P
O
Q
F
C
图(2)
N
过点Q作QN⊥OC于N
在Rt△OQN中,∠QNO=90°,∠QON=60°,ON= OQ= ( t-4 )
QN=ON= ( t-4 )
∴S= PC·QN= ( t-4 )· ( t-4 )= ( t-4 )2
(3)①(i)若OP=OE,则∠OPE=∠OEP=75°
∴∠EQO=∠OEP-∠AOQ=75°-30°=45°
过点E作EH⊥OQ于H,如图(3)
A
B
P
O
Q
F
C
图(3)
E
H
则QH=EH= OE,OH= OE
∴OQ=QH+OH=( + )OE
∴OE= = ,
又∵OP=8-t,∴=8-t
解得t=
A
B
P
O
Q
F
C
图(4)
E
(ii)若EP=EO,则∠EPO=∠EOP=30°,如图(4)
∴∠PQO=90°,OQ= OP
∴t-4= ( 8-t ),解得t=
(iii)若PE=PO,则PE∥OF,PE不与OF相交,故舍去
综上所述,当t= 或t= 时,△OPE为等腰三角形
A
B
P
O
Q
F
C
图(5)
E
F
H
G
②线段OE长的最大值为
提示:作PF⊥OQ于F,PG⊥OA于G,QH⊥OA于H,如图(5)
则PF= OP= ( 8-t ),PG= OP,QH= OQ
∴△POQ = OQ·PF= ( t-4 )· ( 8-t )=- t 2+3t-8
△POQ =S△POE + S△QOE = OE·PG+ OE·QH
= OE( PG+QH )= OE( OP+OQ )= OE( 8-t+t-4 )=OE
∴OE=- t 2+3t-8= - ( t-6)2+
∴当t=6时,线段OE的长取得最大值
61.(四川广元)如图,在矩形ABCO中,AO=3,tan∠ACB= .以O为坐标原点,OC为x轴,OA为y轴建立平面直角坐标系.设D,E分别是线段AC,OC上的动点,它们同时出发,点D以每秒3个单位的速度从点A向点C运动,点E以每秒1个单位的速度从点C向点O运动.设运动时间为t(秒).
(1)求直线AC的解析式;
(2)用含t的代数式表示点D的坐标;
(3)当t为何值时,△ODE为直角三角形?
B
A
C
D
E
O
x
y
(4)在什么条件下,以Rt△ODE的三个顶点能确定一条对称轴平行于y轴的抛物线?并请选择一种情况,求出所确定抛物线的解析式.
解:(1)在Rt△ABC中,BC=AO=3,tan∠ACB= =
∴CO=AB=4,∴A(0,3),B(4,3),C(4,0)
设直线AC的解析式为y=kx+b
B
A
C
D
E
O
x
y
F
∴ 解得k=- ,b=3
∴y=- x+3
(2)在Rt△AOC中,AO=3,OC=4,∴AC=5
过点D作DF⊥AO于F,则△AFD∽△AOC
∴ = = ,∴ = =
B
A
C
D
E
O
x
y
F
G
∴AF= t,FD= t
∴D( t,3- t)
(3)①若∠DOE=90°,则点D与点A重合,点E与点C重合
此时t=0
②若∠ODE=90°,过点D作DG⊥OC于G
则△ODG∽△DEG,∴ =
B
A
C
D
E
O
x
y
F
∴ = ,解得t= 或t=1
③若∠OED=90°,则△DEC∽△AOC
∴ = ,∴ = ,解得t=
综上,当t=0或t= 或t=1或t= 时,△ODE为直角三角形
(4)∵抛物线过Rt△ODE的三个顶点,且对称轴平行于y轴
∴∠ODE=90°
选择t=1时的情况,则D( ,),E(3,0)
∵抛物线过O(0,0),∴设抛物线的解析式为y=ax 2+bx
将点D,E坐标代入,求得a=- ,b=
∴抛物线的解析式为y=- x 2+ x
62.(湖南张家界)如图,抛物线y=-x 2+ x+2与x轴交于C、A两点,与y轴交于点B,点O关于直线AB的对称点为D.
(1)分别求出点A、点C的坐标;
(2)求直线AB的解析式;
(3)若反比例函数y= 的图象经过点D,求k的值;
(4)现有两动点P、Q同时从点A出发,分别沿AB、AO方向向B、O移动,点P每秒移动1个单位,点Q每秒移动 个单位,设△POQ的面积为S,移动时间为t.问:在P、Q移动过程中,S是否存在最大值?若存在,求出这个最大值,并求出此时的t值;若不存在,请说明理由.
1
O
x
y
C
Q
A
P
B
D
1
2
解:(1)令y=0,即-x 2+ x+2=0,解得x1=- ,x2=2
1
O
x
y
C
Q
A
P
B
D
1
2
∴C(- ,0),A(2,0)
(2)令x=0,即y=2,∴B(0,2)
设直线AB的解析式为y=k1x+2,把A(2,0)代入
得0=2k1+2,∴k1=-
∴直线AB的解析式为y=- x+2
(3)连接DA
∵OA=2,OB=2,∴∠BAO=30°
∵D点与O点关于AB对称
∴OD⊥AB,DA=OA,∴∠BAD=∠BAO=30°
∴△DOA是等边三角形
∴OD=OA=2,∠DOA=60°
∴D点的横坐标为 ,纵坐标为3,即D(,3)
∵反比例函数y= 的图象经过点D
∴3= ,∴k=3
(4)AP=t,AQ= t,点P到OQ的距离为 t
∴S= ( 2- t )· t=- t 2+ t=- ( t-2)2+
依题意, 得0<t ≤4
∴当t=2 时,S有最大值为
63.(湖北鄂州)已知:如图1,抛物线y=ax 2+bx+c与x轴正半轴交于A、B两点,与y轴交于点C,直线y=x-2经过A、C两点,且AB=2.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若直线DE平行于x轴并从C点开始以每秒1个单位的速度沿y轴正方向平移,且分别交y轴、线段BC于点E、D,同时动点P从点B出发,沿BO方向以每秒2个单位的速度运动(如图2),当点P运动到原点O时,直线DE与点P都停止运动,连接DP,若点P运动时间为t秒,设s= ,当t为何值时,s有最小值,并求出最小值;
(3)在(2)的条件下,是否存在t的值,使以P、B、D为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,求t的值;若不存在,请说明理由.
O
x
y
C
A
B
图1
O
x
y
C
A
B
图2
E
D
P
(1)∵直线y=x-2与x轴正半轴交于点A,与y轴交于点C
∴A(2,0),C(0,-2)
又AB=2,∴B(4,0)
设抛物线解析式为y=a( x-2 )( x-4 ),把C点坐标代入,得a=-
∴抛物线的解析式为y=- ( x-2 )( x-4 )=- x 2+ x-2
(2)依题意,CE=t,PB=2t,∴OP=4-2t
O
x
y
C
A
B
E
D
P
∵DE∥BA,∴ =
即 = ,∴ED=2CE=2t
又s= = =
∵-t 2+2t=-( t-1 )2+1
∴当t=1时,-t 2+2t有最大值1
∴当t=1时,s有最小值= =1
O
x
y
C
A
B
E
D
P
(3)由题意可求:CD=t,BC=2
∴BD=2-t
∵∠PBD=∠ABC
∴以P、B、D为顶点的三角形与△ABC相似有两种情况
①当 = 时,即 = ,解得t=
②当 = 时,即 = ,解得t=
∴当t= 或t= 时,以P、B、D为顶点的三角形与△ABC相似
64.(湖北咸宁)如图,在平面直角坐标系中,点C的坐标为(0,4),动点A以每秒1个单位长的速度,从点O出发沿x轴的正方向运动,M是线段AC的中点.将线段AM以点A为中心,沿顺时针方向旋转90°,得到线段AB.过点B作x轴的垂线,垂足为E,过点C作y轴的垂线,交直线BE于点D.运动时间为t秒.
(1)当点B与点D重合时,求t的值;
(2)设△BCD的面积为S,当t为何值时,S= ?
y
x
O
C
备用图
y
x
O
A
B
C
M
D
E
(3)连接MB,当MB∥OA时,如果抛物线y=ax 2-10ax的顶点在△ABM内部(不包括边),求a的取值范围.
解:(1)当点B与点D重合时,BE=4
y
x
O
A
B
C
M
D
E
∵∠CAB=90°,∴∠CAO+∠BAE=90°
∵∠ABE+∠BAE=90°,∴∠CAO=∠ABE
∴Rt△CAO∽Rt△ABE
∴ = ,∴ =
∴t=8
(2)由Rt△CAO∽Rt△ABE可知:BE= t,AE=2
y
x
O
A
B
C
M
D
E
当0<t <8时,S= CD·BD= ( 2+t )( 4- t )=
∴t1=t2=3
当t >8时,S= CD·BD= ( 2+t )( t- 4 )=
∴t1=3+5,t1=3-5(舍去)
∴当t=3或3+5 时,S=
y
x
O
A
B
C
M
D
E
N
x=5
(3)过M作MN⊥x轴于N,则MN= CO=2
当MB∥OA时,BE=MN=2,OA=2BE=4
抛物线y=ax 2-10ax的顶点坐标为(5,-25a)
它的顶点在直线x=5上移动.
直线x=5交MB于点(5,2),交AB于点(5,1)
∴1<-25a <2
∴=- <a <-
65.(湖北宜昌)如图,在平面直角坐标系中,直线y= x+1分别与两坐标轴交于B,A两点,C为该直线上一动点,以每秒1个单位长度的速度从点A开始沿直线BA向右上移动,作等边△CDE,点D和点E都在x轴上,以点C为顶点的抛物线y=a( x-m )2+n经过点E.⊙M与x轴、直线AB都相切,其半径为3(1- )a.
(1)求点A的坐标和∠ABO的度数;
(2)当点C与点A重合时,求a的值;
(3)点C移动多少秒时,等边△CDE的边CE第一次与⊙M相切?
B
A
D
E
O
x
y
(C)
(图1)
B
A
O
x
y
(图2)
M
解:(1)当x=0时,y=1;当y=0时,x=-
∴OA=1,OB=
∴A的坐标是(0,1),∠ABO=30°
(2)∵△CDE为等边三角形,点A(0,1)
∴D的坐标是(- ,0),E的坐标是(,0)
把点A(0,1),D(- ,0),E(,0)代入y=a( x-m )2+n
解得:a=-3
(3)如图,设切点分别是Q,N,P,连接MQ,MN,MP,ME,过C点作CH⊥x轴,H为垂足,过A作AF⊥CH,F为垂足
∵△CDE为等边三角形,∠ABO=30°
B
A
O
x
y
M
D
H
E
Q
P
F
C
N
∴∠BCE=90°,∠ECN=90°
∵CE,AB分别与⊙M相切,∴∠MPC=∠CNM=90°
∴四边形MPCN为矩形
∵MP=MN,∴四边形MPCN为正方形
方法一:
∴MP=MN=CP=CN=3(1- )a(a <0)
∵EC和x轴都与⊙M相切,∴EP=EQ
∵∠NBQ+∠NMQ=180°,∴∠PMQ=60°,∴∠EMQ=30°
∴在Rt△MEP中,tan30°= ,∴PE=( -3 )a
∴CE=CP+PE=3(1- )a+( -3 )a=-2a
∴DH=HE=-a,CH=-3a,BH=-3a
∴OH=-3a-,OE=-4a-
∴C(-3a-,-a),E(-4a-,0)
设二次函数的解析式为y=a( x+3a+ )2-3a
∵E在该抛物线上
∴a(-4a-+3a+ )2-3a=0
得a 2=1,解得a1=1,a2=-1
∵a <0,∴a=-1
∴AF=2,CF=2,∴AC=4
∴点C移动4秒时,等边△CDE的边CE第一次与⊙M相切
方法二:
∵C(m,n)在直线AB:y= x+1上
∴n= m+1 ①
在Rt△EPM中,∠PEM=60°,EP= =( -3 )a
∴CE=CP+PE=3(1- )a+( -3 )a=-2a
∵sin∠HEC= ,∴=
即n=-3a ②
由①、②两式得m=-3a-
∴C(-3a-,-a),E(-4a-,0)
以下同方法一
66.(广东珠海)如图,在等腰梯形ABCD中,AB∥DC,AB=3,DC=,高CE=2,对角线AC、BD交于H,平行于线段BD的两条直线MN、RQ同时从点A出发沿AC方向向点C匀速平移,分别交等腰梯形ABCD的边于M、N和R、Q,分别交对角线AC于F、G;当直线RQ到达点C时,两直线同时停止移动.记等腰梯形ABCD被直线MN扫过的图形面积为S1、被直线RQ扫过的图形面积为S2,若直线MN平移的速度为1单位/秒,直线RQ平移的速度为2单位/秒,设两直线移动的时间为x秒.
(1)填空:∠AHB=__________;AC=__________;
(2)若S2=3S1,求x;
(3)设S2=mS1,求m的变化范围.
A
B
M
N
Q
D
C
H
R
G
F
E
A
B
M
N
Q
D
C
H
R
G
F
E
备用图
(1)90°;4
(2)直线移动有两种情况:0<x < 及 ≤x ≤2
①当0<x < 时
∵MN∥BD,∴△AMN∽△ARQ,△ANF∽△AQG
∴ = ( )2=4,∴S2=4S1≠3S1
②当 ≤x ≤2时
CG=4-2x,CH=1,S△BCD = ×4×1=2,S△CRQ =2×( )2=8( 2-x )2
∴S1= x 2,S2=8-8( 2-x )2
由S2=3S1,得方程8-8( 2-x )2=3× x 2,解得x1= (舍去),x2=2
∴x的值为2
(3)当0<x < 时,m=4
当 ≤x ≤2时,由S2=mS1,得m= =- + -12=-36( - )2+4
m是 的二次函数,当 ≤x ≤2时,即当 ≤ ≤ 时,m随 的增大而增大
当x= 时,m最大,最大值为4;当x=2时,m最小,最小值为3
∴3≤m≤4
67.(广东茂名)如图所示,抛物线y=ax 2+ x+c经过原点O和A(4,2),与x轴交于点C,点M、N同时从原点O出发,点M以2个单位/秒的速度沿y轴正方向运动,点N以1个单位/秒的速度沿x轴正方向运动,当其中一个点停止运动时,另一点也随之停止.
(1)求抛物线的解析式和点C的坐标;
(2)在点M、N运动过程中,
①若线段MN与OA交于点G,试判断MN与OA的位置关系,并说明理由;
②若线段MN与抛物线相交于点P,探索:是否存在某一时刻t,使得以O、P、A、C为顶点的四边形是等腰梯形?若存在,请求出t值;若不存在,请说明理由.
O
x
y
C
N
A
M
P
G
解;(1)依题意,得
解得
∴抛物线的解析式为y=- x 2+ x
令y=0,则有- x 2+ x=0
O
x
y
C
N
A
M
G
B
解得x1=0,x2=6,∴点C坐标为(6,0)
(2)①MN⊥OA,理由如下:
过点A作AB⊥x轴于点B,则OB=4,AB=2
由已知可得: = = ,∴Rt△MON∽Rt△OBA
∴∠AOB=∠NMO
∵∠NMO+∠MNO=90°,∴∠AOB+∠MNO=90°
∴∠OGN=90°,∴MN⊥OA
②存在
O
x
y
C
N
A
M
P
D
设点P的坐标为(x,y),依题意可得:当点P是点A关于抛物线对称轴的对称点时,四边形APOC为等腰梯形
易知点P坐标为(2,2)
过点P作PD⊥x轴于点D,则PD=2,OD=2
由Rt△PDN∽Rt△MON,得 = =
∴DN=1,∴ON=OD+DN=2+1=3
∴t= =3
∴当t=3秒时,以O、P、A、C为顶点的四边形是等腰梯形
68.(广东湛江)如图,在平面直角坐标系中,直角三角形AOB的顶点A、B分别落在坐标轴上,O为原点,点A的坐标为(6,0),点B的坐标为(0,8).动点M从点O出发,沿OA向终点A以每秒1个单位的速度运动,同时动点N从点A出发,沿AB向终点B以每秒 个单位的速度运动.当一个动点到达终点时,另一个动点也随之停止运动,设动点M、N运动的时间为t秒(t>0).
(1)当t=3秒时,直接写出点N的坐标,并求出经过O、A、N三点的抛物线的解析式;
O
x
y
B
A
M
N
(2)在此运动的过程中,△MNA的面积是否存在最大值?若存在,请求出最大值;若不存在,请说明理由;
(3)当t为何值时,△MNA是一个等腰三角形?
解:(1)N(3,4)
设抛物线的解析式为y=ax 2+bx+c
把O(0,0),A(6,0),N(3,4)代入,得:
解得
O
x
y
B
A
M
N
H
G
∴抛物线的解析式为y=- x 2+ x
(2)∵A(6,0),B(0,8),∴OA=6,OB=8
∴AB= =10
过点N作NH⊥OA于H,则△ANH∽△ABO
∴ = = ,∴ = =
∴AH=t,NH= t
∴S△MNA = AM·NH= ( 6-t )· t=- t 2+4t=- ( t-3 )2+6
∴当t=3秒时△MNA的面积有最大值,且最大值为6
(3)①若AM=AN,则6-t= t,∴t=
②若NM=NA,则AM=2AH
∴6-t=2t,∴t=2
③若MN=MA,过点M作MG⊥AB于G
则△AMG∽△ABO,得AG= MA= ( 6-t )
∴AN=2AG,∴ t= ( 6-t ),∴t=
∴当t=2或t= 或t= 时,△MNA是等腰三角形
69.(广西玉林、防城港)如图,在平面直角坐标系xOy中,矩形AOCD的顶点A的坐标是(0,4),现有两动点P、Q,点P从点O出发沿线段OC(不包括端点O,C)以每秒2个单位长度的速度匀速向点C运动,点Q从点C出发沿线段CD(不包括端点C,D)以每秒1个单位长度的速度匀速向点D运动.点P,Q同时出发,同时停止.设运动时间为t(秒),当t=2(秒)时,PQ=2.
(1)求点D的坐标,并直接写出t的取值范围;
(2)连接AQ并延长交x轴于点E,把AE沿AD翻折交CD延长线于点F,连接EF,则△AEF的面积S是否随t的变化而变化?若变化,求出S与t的函数关系式;若不变化,求出S的值;
O
x
y
Q
P
A
D
F
C
E
(3)在(2)的条件下,t为何值时,四边形APQF是梯形?
解:(1)当t=2(秒)时,OP=4,CQ=2
在Rt△PCQ中,PC= = =4
∴OC=OP+PC=4+4=8,CD=OA=4
∴D(8,4)
0<t <4
(2)S值不变化
O
x
y
Q
P
A
D
F
C
E
∵Rt△QCE∽Rt△QDA,∴ =
即 = ,∴CE=
由题意,QF=2QD=2( 4-t )
∴S= QF( AD+CE )=( 4-t )( 8+ )=32
∴S值不发生变化,S=32
(3)若四边形APQF是梯形,则PQ∥AF
∴△PCQ∽△ADF,∴ =
又PC=8-2t,DF=DQ=4-t,∴ =
解得t=6±2
∵0<t <4,∴t=6+2不合题意,舍去
∴当t=6-2(秒)时,四边形APQF是梯形
70.(福建福州)如图①,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,动点P从点A开始沿边AC向点C以每秒1个单位长度的速度运动,动点Q从点C开始沿边CB向点B以每秒2个单位长度的速度运动,过点P作PD∥BC,交AB于点D,连接PQ.点P、Q分别从点A、C同时出发,当其中一点到达端点时,另一点也随之停止运动,设运动时间为t秒(t ≥0).
(1)直接用含t的代数式分别表示:QB=______________,PD=_______________.
(2)是否存在t的值,使四边形PDBQ为菱形?若存在,求出t的值;若不存在,说明理由.并探究如何改变点Q的速度(匀速运动),使四边形PDBQ在某一时刻为菱形,求点Q的速度;
(3)如图②,在整个运动过程中,求出线段PQ中点M所经过的路径长.
A
C
B
D
P
Q
图①
A
C
B
D
P
Q
图②
M
34.解:(1)8-2t t
(2)不存在
在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,∴AB=10
A
C
B
D
P
Q
图①
∵PD∥BC,∴△ADP∽△ABC
∴ = ,即 = ,∴AD= t
∵BQ∥DP,∴当BQ=DP时,四边形PDBQ是平行四边形
即8-2t= t,解得t=
当t= 时,DP= × = ,BD=10- × =6
∴DP≠BD,∴□PDBQ不能为菱形
设点Q的运动速度为每秒v个单位长度
则BQ=8-vt,DP= t,BD=10- t
要使四边形PDBQ为菱形,则DP=BD=BQ
当DP=BD时,即 t=10- t,解得t=
当DP=BQ,t= 时,即 × =8- v,解得v=
∴当点Q的运动速度为每秒 个单位长度时,经过 秒,四边形PDBQ是菱形
(3)解法一:
A
C
B
D
P
Q
图②
N
M2
M3
M1
x
y
以C为原点,AC所在直线为x轴,建立平面直角坐标系
依题意,可知0≤t ≤4,当t=0时,点M1的坐标为(3,0)
当t=4时,点M2的坐标为(1,4)
设直线M1M2的解析式为y=kx+b,则:
解得:
∴直线M1M2的解析式为y=-2x+6
∵P(6-t,0),Q(0,2t)
∴在运动过程中,线段PQ中点M3的坐标为( ,t)
把x= 代入y=-2x+6,得y=-2× +6=t
∴点M3在直线M1M2上
过点M2作M2N⊥x轴于点N,则M2N=4,M1N=2
∴M1M2= =2
∴线段PQ中点M所经过的路径长为2 单位长度
解法二:
设E是AC中点,连接ME
当t=4时,点Q与点B重合,运动停止
设此时PQ中点为F,连接EF
A
C
B
D
P
Q
图③
H
N
E
F
M
过点M作MN⊥AC于点N,则MN∥BC
∴△PMN∽△PQC,∴ = =
即 = = ,∴MN=t,PN=3- t
∴CN=PC-PN=6-t-(3- t )=3- t
∴EN=CE-CN=3-(3- t )= t
∴tan∠MEN= =2
∵tan∠MEN的值不变,∴点M在直线EF上
过点F作FH⊥AC于点H,则EH=2,FH=4
∴EF= =2
当t=0时,点M与点E重合;当t=4时,点M与点F重合
∴线段PQ中点M所经过的路径长为2 单位长度
71.(福建漳州)如图,在□OABC中,点A在x轴上,∠AOC=60°,OC=4cm.OA=8cm.动点P从点O出发,以1cm/s的速度沿线段OA→AB运动;动点Q同时从点O出发,以a cm/s的速度沿线段OC→CB运动,其中一点先到达终点B时,另一点也随之停止运动.设运动时间为t秒.
(1)填空:点C的坐标是(_____,_____),对角线OB的长度是__________cm;
(2)当a=1时,设△OPQ的面积为S,求S与t的函数关系式,并直接写出当t为何值时,S的值最大?
(3)当点P在OA边上,点Q在CB边上时,线段PQ与对角线OB交于点M.若以O、M、P为顶点的三角形与△OAB相似,求a与t的函数关系式,并直接写出t的取值范围.
O
x
y
Q
P
B
C
A
解:(1)C(2,2),OB=4
(2)①当0<t ≤4时
O
x
y
Q
D
B
C
A
P
过点Q作QD⊥x轴于点D,则QD= t
∴S= OP·QD= t 2
②当4≤t ≤8时
过点Q作QE⊥x轴于点E,则QE=2
∴S= OP·QE=t
O
x
y
Q
E
B
C
A
P
③当8≤t <12时
延长QP交x轴于点F,过点P作PH⊥AF于点H
易证△PBQ与△PAF均为等边三角形
∴OF=OA+AF=OA+AP=t,AP=t-8
∴PH= ( t-8 )
O
x
y
Q
F
B
C
A
P
H
∴S=S△OQF - S△OPF
= t·2- t·( t-8 )
=- t 2+3t
当t=8时,S最大
(3)①当△OPM∽△OAB时,则PQ∥AB
O
x
y
Q
M
B
C
A
P
∴CQ=OP
∴at-4=t,a=1+
t的取值范围是0<t ≤8
②当△OPM∽△OBA时,则 =
O
x
y
Q
M
B
C
A
P
∴ = ,∴OM= t
又∵QB∥OP,∴△BQM∽△OPM
∴ = ,∴ =
整理得t-at=2,∴a=1-
t的取值范围是6≤t ≤8
综上所述:a=1+ (0<t ≤8)或a=1- (6≤t ≤8)
72.(福建模拟)如图,已知在矩形ABCD中,AD=12,CD=6,点E从点D出发,沿线段DA以每秒1个单位的速度向点A方向移动,同时点F从点C出发,沿射线CD方向以每秒2个单位的速度移动,当B、E、F三点共线时,两点同时停止移动.设点E移动的时间为t(秒).
(1)求当t为何值时,E、F两点同时停止移动;
(2)设四边形BCFE的面积为S,求S与t之间的函数关系式,并写出自变量t的取值范围;
(3)求当t为何值时,以E、F、C三点为顶点的三角形是等腰三角形;
A
B
D
O
C
E
F
(4)求当t为何值时,∠BEC=∠BFC;
(5)在运动过程中BF、CE有怎样的位置关系?证明你的结论.
解:(1)当B、E、F三点共线时,E、F两点同时停止运动
由题意,ED=t,BC=12,FD=2t-6,FC=2t
A
B
D
C
E
F
∵ED∥BC,∴△FED∽△FBC.∴ =
∴ = ,解得t=6
∴当t=6秒时,E、F两点同时停止运动
(2)∵ED=t,CF=2t
∴S=S△BCE + S△ECF = ×12×6+ ×2t×t=t 2+36
即S=t 2+36(0≤t ≤6)
(3)EF 2=( 2t-6 )2+t 2=5t 2-24t+36,FC 2=4t 2
EC 2=6 2+t 2=t 2+36
①若EF=EC,则点F只能在CD的延长线上
∴5t 2-24t+36=t 2+36,∴t=0(舍去)或t=6
②若CE=CF,则t 2+36=4t 2,∴t=2(舍去负值)
③若FE=FC,则5t 2-24t+36=4t 2
∴t=12+6(舍去)或t=12-6
(4)∵∠BCF=∠CDE=90°, = =2
∴△BCF∽△CDE,∴∠BFC=∠CED
∵AD∥BC,∴∠BCE=∠CED
若∠BEC=∠BFC,则∠BEC=∠BCE
∴BE=BC,∴( 12-t )2+6 2=12 2
∴t=12+6(舍去)或t=12-6
∴当t=12-6 时,∠BEC=∠BFC
(5)BF⊥CE
∵△BCF∽△CDE,∴∠BFC=∠CED
∵∠ECD+∠CED=90°,∴∠ECD+∠BFC=90°
∴∠COF=90°,∴BF⊥CE
A
B
C
D
E
F
73.(福建模拟)如图,在△ABC中,AB=AC=10cm,BC=16cm,长为4cm的动线段DE(端点D从点B开始)沿BC边以1cm/s的速度向点C运动,当端点E到达点C时运动停止.过点E作EF∥AC交AB于点F,连接DF,设运动的时间为t秒.
(1)当t为何值时,△DEF为等腰三角形;
(2)设M、N分别是DF、EF的中点,求在整个运动过程中MN所扫过的面积.
解:(1)∵EF∥AC,∴ =
即 = ,∴EF= ( t+4)
①当DF=EF时,则∠EDF=∠DEF=∠B
∴点B与点D重合,∴t=0
②当DE=EF时,则4= ( t+4),解得t=
③当DE=DF时,则∠DFE=∠DEF=∠B=∠C
∴△DEF∽△ABC,∴ =
即 = ,解得t=
综上所述,当t=0或 或 秒时,△DEF为等腰三角形
A
B
C
D
E
F
M
N
P
(2)设P是AC的中点,连接BP
∵ = ,∴ =
又∠BEN=∠C,∴△BNE∽△BPC
∴∠NBE=∠PBC
∴点N沿直线BP运动,MN也随之平移
如图,设MN从ST位置运动到PQ位置,则四边形PQST是平行四边形
∵M、N分别是DF、EF的中点
∴MN∥DE,且ST=MN= DE=2
分别过点T、P作TK⊥BC于K,PL⊥BC于L,延长ST交PL于点R,则四边形TKLR是矩形
当t=0时,EF= ( 0+4)= ,TK= EF·sin∠DEF= ×× =
A
B
C
R
L
S
K
T
P
Q
当t=12时,EF=AC=10,PL= AC·sinC= ×10× =3
∴PR=PL-RL=PL-TK=3- =
∴S□PQST =ST·PR=2× =
∴在整个运动过程中,MN所扫过的面积为 cm2
74.(福建模拟)如图,已知Rt△ABC中,∠C=90°,AC=8,BC=6,点P以每秒1个单位的速度从A向C运动,同时点Q以每秒2个单位的速度沿A→B→C方向运动,⊙P和⊙Q的半径都为1.求:
A
B
C
Q
P
(1)求圆心距PQ的最大值;
(2)设运动时间为t,求两圆相切时t的值;
(3)当t为何值时,两圆相离.
解:(1)在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=8,BC=6
A
B
C
Q
P
E
∴AB= =10
当点Q在AB上时, = =2
当点Q在BC上时, = =2
∴PQ在运动过程中保持平行
∴当点Q运动到点B时,PQ的值最大
A
B
C
Q
P
E
过点B作BE∥PQ交AC于E,则AE= AB=5
∴CE=3,∴BE= =3
即圆心距PQ的最大值为3
(2)∵⊙P和⊙Q是等圆,∴两圆相切只能是外切
①当点Q在AB上,两圆外切时,PQ=2
∵PQ∥BE,∴△AQP∽△ABE
∴ = ,即 =
∴t=
②当点Q在BC上,两圆外切时,PQ=2
∵PQ∥BE,∴△CPQ∽△CAB
∴ = ,即 =
∴t=8- t=8-
∴当t= 或t=8- 时,两圆相切
(3)当<t <8- 时,两圆相离
75.(海南模拟)在平行四边形ABOC中,AO⊥BO,且AO=BO.以AO、BO所在直线为坐标轴建立如图所示的平面直角坐标系,已知B(-6,0),直线y=3x+b过点C且与x轴交于点D.
(1)求点D的坐标;
(2)点E为y轴正半轴上一点,当∠BED=45°时,求直线EC的解析式;
(3)在(2)的条件下,设直线EC与x轴交于点F,ED与AC交于点G.点P从点O出发以每秒1个单位的速度沿折线OF-FE运动,在运动过程中直线PA交BE于H,设运动时间为t.当以E、H、A为顶点的三角形与△EGC相似时,求t的值.
B
A
C
x
O
y
D
解:(1)∵B(-6,0),∴BO=6
∵AO=BO,∴AO=6
∵□ABOC,AC∥OB,∴AC=BO=6
∴C(6,6)
∵直线y=3x+b过点C,∴6=18+b
∴b=-12,∴y=3x-12
令y=0,得0=3x-12
∴x=4,∴D(4,0)
B
A
C
O
y
K
D
E
x
I
1
2
3
(2)过B作BK⊥AD于K,交AO于I
则∠1=∠2=90°-∠3
∵∠BED=45°,∴∠EBK=45°
∴BK=EK,∴Rt△BDK≌Rt△EIK
∴EI=BD=BO+OD=6+4=10
∵∠1=∠2,∴△BOI∽△EOD
∴ = ,∴ =
解得OI=2(舍去负值)
∴EO=EI+OI=10+2=12
∴E(0,12)
设直线EC的解析式为y=kx+m
∴ 解得
B
A
C
O
y
D
E
G
F
x
P
H
4
5
∴直线EC的解析式为y=-x+12
(3)∵y=-x+12,当y=0时,x=12
∴F(12,0),∴OF=12
∴OE=OF,∴∠OEF=45°
∵∠BED=45°,∴∠4=∠5
∵∠OEF=45°,∴∠ECG=45°
①当∠EAH=∠ECG=45°时,△EHA∽△EGC
∴∠OAP=∠EAH=45°,∴OP=OA=6
∴t=6
②当∠EHA=∠ECG=45°时,△EAH∽△EGC
∴ =
B
A
C
O
y
D
E
G
F
x
P
H
4
5
∵EA=EO-AO=6,AC=6,∴EC=6
∵EO=12,OD=4,∴ED= =4
∵EA=AO=6,AG∥OD,∴EG= ED=2
∴ = ,∴EH=
∵∠EHP=∠EFB=45°,∠PEH=∠BEF
∴△EHP∽△EFB,∴ =
∴ = ,∴EP=
∴t=12+12- =12+
∴当以E、H、A为顶点的三角形与△EGC相似时,t的值为6或12+
76.(哈尔滨模拟)如图,在平面直角坐标系xOy中,直线y=x+4分别交x轴、y轴于点A、B,直线y=-2x+b分别交x轴、y轴于点C、D,且OC=2OB,直线AB、CD相交于点E.
(1)求直线CD的解析式;
(2)动点P从点B出发沿线段BC以每秒 个单位的速度向点C匀速运动,同时动点Q从点D出发沿线段DC以每秒2 个单位的速度向点C匀速运动,当P到达点C时,P、Q两点同时停止运动.设运动时间为t秒,线段PQ的长为d(d≠0),求d与t之间的函数关系式,并直接写出自变量t的取值范围;
(3)在(2)的条件下,在P、Q的运动过程中,设直线PQ与直线AB相交于点N.当t为何值时, = ?并判断此时以点Q为圆心,以3 为半径的⊙Q与直线AB位置关系,请说明理由.
D
O
y
x
B
C
E
A
备用图
D
O
y
x
B
C
E
A
备用图
D
O
y
x
B
C
E
A
解:(1)由题意得:A(-4,0),B(0,4),∴OA=OB=4
∵OC=2OB,∴OC=8,∴C(8,0)
把C(8,0)代入y=-2x+b,得b=16
∴直线CD的解析式为y=-2x+16
(2)过点P作PG⊥OB于G,则△BGP∽△BOC
D
O
y
x
B
C
E
A
Q
P
G
由题意得:BP=t,DQ=2t
在Rt△OBC中,OB=4,OC=8,∴BC=4
∴ = = ,∴ = =
∴BG=t,GP=2t,∴P(2t,4-t)
同理Q(2t,16-4t),∴PQ∥y轴
∴d=PQ=16-4t-( 4-t )=12-3t(0≤t <4)
(3)联立 解得 ∴E(4,8)
∵PQ∥y轴,点N是直线PQ与直线AB的交点
D
O
y
x
B
C
E
A
Q
P
M
N
H
∴N(2t,2t+4)
∵ = ,∴3NQ=2PQ
过点C作CH⊥AB于H,过点Q作QM⊥AB于M
①当点Q在DE上时,NQ=16-4t-( 2t+4 )=12-6t
∴3( 12-6t )=2( 12-3t )
∴t=1,∴DQ=2
∵C(8,0),D(16,0),E(4,8),∴DE=CE=4
∴EQ=4-2=2
∵OA=OB=4,OC=8,∴AC=12,∠BAO=45°
∴CH=AC·sin45°=6
D
O
y
x
B
C
E
A
Q
P
M
N
H
由△QEM∽△CEH,得 = ,即 = ,∴QM=3
∴t=1时,以点Q为圆心,以3 为半径的⊙Q与直线AB相切
②当点Q在EC上时,NQ=2t+4-( 16-4t )=6t-12
∴3( 6t-12 )=2( 12-3t ),∴t=
∴DQ=5,∴EQ=5-4=
由△QEM∽△CEH,得 = ,即 = ,∴QM=
∴t= 时,以点Q为圆心,以3 为半径的⊙Q与直线AB相交
综上所述,t=1或t= 时, = ;t=1时,以点Q为圆心,以3 为半径的⊙Q与直线AB相切;t= 时,以点Q为圆心,以3 为半径的⊙Q与直线AB相交
77.(江苏模拟)如图,抛物线y=- x 2+bx+c与x轴交于A、B两点,交y轴交于点C,cos∠ABC= ,抛物线的对称轴为直线x=1.动点P从点A出发,沿折线AB→BC向终点C运动;同时动点Q从点B出发,沿射线BC方向运动.P、Q两点的运动速度均为每秒1个单位长度,当点P到达点C时,运动停止,设运动时间为t秒.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设△APQ的面积为S,求S与t的函数关系式,并写出自变量t的取值范围;
O
x
y
C
B
Q
A
P
(3)在运动过程中,是否存在这样的t值,使△APQ是等腰三角形?若存在,请求出所有符合条件的t值;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=- x 2+bx+c的对称轴为直线x=1
∴- =1,∴b=
∴y=- x 2+ x+c,∴C(0,c),∴OC=c
在Rt△BOC中,∵cos∠ABC= =
∴设OB=4k,则BC=5k,由勾股定理得OC=3k
∴OB= OC= c,∴B( c,0)
把B点坐标代入y=- x 2+ x+c,得- × c 2+ × c+c=0
∵c≠0,∴c=6
∴抛物线的解析式为y=- x 2+ x+6
(2)由(1)知,B(8,0),C(0,6)
∴OB=8,OC=6,∴BC=10
令y=- x 2+ x+6=0,解得x1=-6或x2=8
∴A(-6,0),∴OA=6
∴AB=6+8=14,AB+BC=14+10=24
O
x
y
C
B
Q
A
P
D
①当0<t ≤14时,点P在AB上
过点Q作QD⊥AB于D
则△BDQ∽△BOC,得QD= t
∴S= AP·QD= t· t= t 2
②当14≤t ≤24时,点P在BC上
过点A作AE⊥PQ于E
则AE= AB= ,又PQ=t-( t-14 )=14
∴S= PQ·AE= ×14× =
∴S与t的函数关系式为:
O
x
y
C
B
Q
A
P
E
S=
(3)①当0<t ≤14时
若AP=AQ,∵AP=BQ,∴AQ=BQ
过点Q作QD⊥AB于D
则AB=2BD= t=14,∴t=
若PA=PQ,∵AP=BQ,∴PQ=BQ
过点Q作QD⊥AB于D
则AB=AP+2BD=t+ t=14,∴t=
若QA=QP,过点Q作QD⊥AB于D
则AP=2PD=2[ t-( 14-t )]=t,∴t=
②当14≤t ≤24时
若AP=AQ,过点A作AE⊥PQ于E
则PE= PQ=7,BE= AB= ,BP=t-14
∴7+t-14= ,∴t=
若PA=PQ,则[ ( t-14 )]2+[14- ( t-14 )]2=14 2
解得t=14或t= (舍去)
若QA=QP,则( t )2+( 14- t )2=14 2
解得t=0(舍去)或t=
综上所述,符合条件的t值有6个:t1= ,t2= ,t3= ,t4=14,t5= ,t6=
O
x
y
C
A
A′
B
D
F
l
78.(江苏模拟)已知点A(2,0),直线y=(2-)x-2与x轴交于点F,与y轴交于点B,直线l从AB出发,以每秒1个单位的速度沿y轴正方向向上平移,平移后的直线交y轴于点C,交x轴于点D,点A关于直线l的对称点为A′,连接AA′、A′D.过点C作直线AB的垂线交直线y=(2-)x-2于点E,以点C为圆心CE为半径作⊙C.设移动时间为t(秒).
(1)求点A′ 的坐标(用含t的代数式表示);
(2)当t为何值时:①⊙C经过点D;②⊙C与A′A相切;
(3)探索:⊙C是否能为△A′DA的外接圆?请说明理由.
解:(1)∵直线y=( 2-)x-2与x轴交于点F,与y轴交于点B
∴B(0,-2),F(4+2,0)
∴OB=2,OF=4+2
由题意l∥AB,∴∠ODC=∠OAB
∵A(2,0),∴OA=2
O
x
y
C
A
A′
B
D
F
l
H
∴tan∠OAB= = =
∴∠ODC=∠OAB=30°
∵BC=t
∴当0<t ≤2时,OC=2-t,∴OD=( 2-t )
∴AD=2-( 2-t )=t
当t >2时,OC=t-2,∴OD=( t-2 )
∴AD=2+( t-2 )=t
综合得AD=t
∵点A和A′,关于直线l对称
∴A′D=AD=t,∠A′DA=60°
O
x
y
A
A′
B
D
F
l
C
E
∴△A′DA是等边三角形
过点A′,作A′H⊥AD于H
∴AH= t,A′H= t
∴A′(2- t, t)
(2)①∵OA=2,OF=4+2,∴AF=4
在Rt△OAB中,OB=2,∠OAB=30°
O
x
y
A
A′
B
D
F
l
C
E
G
∴∠OBA=60°,AB=2OB=4
∴AB=AF,∴∠ABF=∠AFB=15°
∴∠CBF=75°,∴∠BCE=30°
∵CE⊥AB,∴∠BCE=30°
∴∠CEB=75°,∴∠CBE=∠CEB
∴CB=CE
当⊙C经过点D时,CD=CE
∴CD=CB=t,∴OC= CD= t
∵OC+CB=OB,∴ t+t=2,∴t=
O
x
A
A′
B
D
F
l
C
E
y
②设⊙C与A′A相切于点G,则CG=CB=t
∵CD+CG=DG,CD=2OC=2( t-2 ),DG= AD= t
∴2( t-2 )+t= t,∴t=
(3)能
理由:∵△A′DA是等边三角形
∴当⊙C是△A′DA的外接圆时,点A′,在y轴正半轴上
∴OD=OA=2,∴( t-2 )=2
∴t=4
∴当t=4秒时,⊙C是△A′DA的外接圆
79.(北京模拟)如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=9,BC=12,在Rt△DEF中,∠DFE=90°,EF=6,DF=8,E、F两点在BC边上,DE、DF两边分别与AB边交于点G、H.固定△ABC不动,△DEF从点F与点B重合的位置出发,沿BC边以每秒1个单位的速度向点C运动;同时点P从点F出发,在折线FD-DE上以每秒2个单位的速度向点E运动.当点E到达点C时,△DEF和点P同时停止运动.设运动时间为t(秒).
(1)当t=2时,PH=_________,DG=_________;
(2)当t为何值时,△PDE为等腰三角形?请说明理由;
(3)当t为何值时,点P与点G重合?写出计算过程;
(4)求tan∠PBF的值(用含t的代数式表示).
A
B
C
备用图
A
B
D
G
C
H
E
F
P
解:(1)
提示:当t=2时,BF=2,PF=4
由△HBF∽△ABC,得HF= ,∴PH=4- = ,DH=8- =
由△DHG∽△BAC,得DG=
(2)只有点P在DF边上运动时,△PDE才能成为等腰三角形,且PD=PE
∵BF=t,PF=2t,DF=8,∴PD=8-2t
在Rt△PEF中,PE 2=PF 2+EF 2=4t 2+36
得(8-2t )2=4t 2+36,解得t=
∴当t= 时,△PDE为等腰三角形
(3)当点P与点G重合时,点P一定在DE边上,DP=DG
∵tanB= = = ,tanD= = = ,∴∠B=∠D
∴∠DGH=∠BFH=90°
A
B
D
G
C
H
E
F
P
∴HF=BF·tanB= t,DH=DF-HF=8- t
DG=DH·cosD=(8- t )× =- t+
由DP=DG得2t-8=- t+ ,解得t=
∵4<<6,∴此时点P在DE边上
∴当t= 时,点P与点G重合
(4)当0<t ≤4时,点P在DF边上运动,tan∠PBF= =2
当4<t ≤6时,点P在DE边上运动,作PM⊥BC于M,则tan∠PBF=
可得PE=DE-DP=10-(2t-8)=18-2t
A
B
C
E
F
M
P
G
H
D
PM=PE·cos∠EPM=PE·cosD= (18-2t )=- t+
EM=PE·sin∠EPM=PE·sinD= (18-2t )=- t+
BM=BF+EF-EM=t+6-(- t+ )= t-
∴tan∠PBF= =
综上所述,tan∠PBF=
80.(浙江模拟)如图,在直角坐标系中,△ABC是等边三角形,点A在y轴的正半轴上,点B(-8,0),点C(8,0).直线l从y轴出发,以每秒1个单位长度的速度沿x轴向右平移,直线l与线段AC交于点D,与直线y= x交于点E,与x轴交于点P.以DE为边向左侧作等边△DEF,DF与y轴交于点G.当点D与点E重合时,直线l停止移动,设直线l的移动时间为t(秒).
(1)当t为何值时,四边形OEDG是菱形;
(2)是否存在t值,使点G恰好落在以DE为直径的圆上?若存在,求出t值;若不存在,请说明理由;
y= x
A
B
E
D
C
O
F
y
G
P
x
l
(3)设△DEF与△ABC重叠部分的面积为S,求S关于t的函数关系式;
(4)直接写出点(1,2)落在△DEF内部时t的取值范围.
解:(1)由题意,E(t, t),OP=t,EP= t
y= x
A
B
E
D
C
O
F
y
G
P
x
l
∴tan∠EOP= = ,∴∠EOP=30°,∴∠OEP=60°
∵△DEF是等边三角形,∴∠FDE=60°
∴∠OEP=∠FDE,∴GD∥OE
又∵GO∥DE,∴四边形OEDG是平行四边形
当OE=DE时,四边形OEDG是菱形
∵△ABC是等边三角形,点A在y轴的正半轴上
∴A(0,8)
由A(0,8),C(8,0)可求得直线AC的解析式为
y=-x+8
∴D(t,-t+8)
∴DE=-t+8- t=- t+8
∵OE=2EP= t,∴- t+8= t
解得t=4
∴当t=4秒,四边形OEDG是菱形
(2)连接EG,当∠DGE=90°时,点G恰好落在以DE为直径的圆上
y= x
A
B
E
D
C
O
F
y
G
P
x
l
∵△DEF是等边三角形,∴点G为DF的中点
∴DG= DF= DE
∵四边形OEDG是平行四边形,∴OE=DG= DE
∵DE=- t+8,OE= t
∴ t= (- t+8 ),解得t=3
∴当t=3秒时,点G恰好落在以DE为直径的圆上
(3)过点F作FH⊥DE于H
则FH= DF= DE= (- t+8)=-2t+12
∵D(t,-t+8),E(t, t),∴H(t,- t+4)
∴点F横坐标为t-(-2t+12 )=3t-12
∴F(3t-12,- t+4)
由A(0,8),B(-8,0)可求得直线AB的解析式为
y=x+8
当点F落在AB上时,有- t+4=( 3t-12 )+8
y= x
A
B
E
D
C
O
F
y
G
P
x
l
H
M
N
解得t=
当点D与点E重合时,DE=0
即- t+8=0,解得t=6
①当0≤t ≤ 时,重叠部分为四边形DMNE
∵△ABC是等边三角形,AO⊥BC
∴∠OAC=30°,∴∠ADE=150°
∵∠FDE=60°,∴∠ADG=90°
∴∠FMN=∠AMD=30°,∴∠FNM=90°
∵OP=t,∴AD=2t,∴DM=2t
∴FM=- t+8-2t=- t+8
∴FN=- t+4,MN=FN=-5t+12
∴S=S△DEF - S△FMN = ( 8- t )(12-2t )- ( 8- t )(12-5t )
=-7t 2+24t
y= x
A
B
E
D
C
O
F
y
G
P
x
l
H
②当 ≤t ≤6时,重叠部分为△DEF
S= ( 8- t )(12-2t )= t 2-16t+48
综上,S=
(4)1<t <
提示:∵0≤t ≤6,∴2≤- t+4≤4
∴点(1,2)始终在线段DF下方
当点(1,2)落在线段DE上时,t=1
当点(1,2)落在线段EF上时,则有
= ,解得t=
∵点(1,2)落在△DEF内部
∴1<t <
81.(辽宁模拟)如图,梯形ABCD中,AB∥CD,AB=10,BC=5,CD=3,∠A=45°,∠B>∠A.动点P从点A出发,以每秒2个单位的速度沿A→B→C→D向点D运动;动点Q从点B出发,以每秒1个单位的速度沿B→C→D→A向点A运动.P、Q两点同时出发,当其中一点到达终点时,另一点也停止运动,设运动时间为t(秒).
A
B
P
C
Q
D
(1)当t为何值时PQ∥AD?
(2)设△PBQ的面积为S,求S关于t的函数关系式;
(3)是否存在实数t,使△PBQ为等腰三角形?若存在,求t的值;若不存在,请说明理由.
解:(1)作DE⊥AB于E,CF⊥AB于F,设DE=x
则四边形DEFC是矩形,∴EF=CD=3,CF=DE=x
∵∠A=45°,∴AE=DE=x
A
B
P
C
Q
D
E
F
G
∴BF=AB-AE-EF=10-x-3=7-x
在Rt△BCF中,( 7-x )2+x 2=5 2
解得x1=3,x2=4
∵∠A=45°,∠B>∠A,∴∠B>45°,∴∠BCF<45°
∴∠B>∠BCF,∴CF>BF
当x=3时,CF=3,BF=7-3=4,CF<BF
∴x=3不合题意,舍去
∴x=4,即DE=CF=4,BF=7-4=3
过点Q作QG⊥AB于G
∵PQ∥AD,∴∠QPG=∠A=45°
∴PG=QG
∵PG=AB-AP-BG=10-2t- t,QG= t
A
B
P
C
Q
D
H
∴10-2t- t= t,∴t=
∴当t= 秒时,PQ∥AD
(2)①当0<t ≤5时,点P在AB上,点Q在BC上
S= PB·QG= ( 10-2t )× t=- t 2+4t
②当5<t ≤7.5时,点P在BC上,点Q在CD上
A
B
P
C
Q
D
S= S△BCQ - S△BCQ = ( t-5 )×4- ( t-5 )× ( 15-2t )= t 2-10t+30
③当7.5<t ≤8时,点P、Q都在CD上
S= [( t-5 )-( 2t-15 )]×4=-2t+20
④当8<t ≤9时,点P在CD上,点Q在DA上
S= S梯形ABCD - S△ABQ - S△BCP - S△PDQ
= ( 3+10 )×4- ×10× ( 8+4-t )- ( 2t-15 )×4- ( 18-2t )× ( t-8 )
A
B
P
C
Q
D
N
M
=- t 2+( 11-4 )t+36-56
∴S=
(3)①当0<t ≤5时,点P在AB上,点Q在BC上
A
B
P
C
Q
D
G
若QP=QB,过点Q作QG⊥AB于G
则BP=2BG,即10-2t=2× t
∴t=
若BP=BQ,则10-2t=t
∴t=
A
B
P
C
Q
D
H
若PB=PQ,过点P作PH⊥BC于H
则BQ=2BH,即t=2×( 10-2t )
∴t=
②当5<t ≤7.5时,点P在BC上,点Q在CD上
∵∠BPQ>∠C>90°,∴只能PB=PQ
A
B
P
C
Q
D
H
过点P作PH⊥CD于H
则CH= ( 15-2t ),PH= ( 15-2t ),QC=t-5
∴PQ 2=PH 2+QH 2=[ ( 15-2t )]2+[ t-5+ ( 15-2t )]2
∴( 2t-10 )2=[ ( 15-2t )]2+[ t-5+ ( 15-2t )]2
A
B
P
C
Q
D
H
∴t=
③当7.5<t ≤8时,点P、Q都在CD上
过点P作PH⊥AB于H
∵∠BPQ>∠C>90°,∴BQ>BP
又∵PQ<CD=3,BP>PH=4,∴BP>PQ
∴BQ>BP>PQ
此时△PBQ不可能是等腰三角形
④当8<t ≤9时,点P在CD上,点Q在DA上
A
B
P
C
Q
D
H
N
M
作PH⊥AB于H,QN⊥AB于N,交CD于M
∵8<t ≤9,∴0≤DP<2,0<DQ≤1
∴4<BP≤2,2<BQ≤,1≤PQ<2
∴BQ>BP>PQ
此时△PBQ不可能是等腰三角形
综上所述,满足条件的t值为 、 、 、