问题详情:
如图1,平面直角坐标系中,等腰的底边在轴上,,顶点在的正半轴上,,一动点从出发,以每秒1个单位的速度沿向左运动,到达的中点停止.另一动点从点出发,以相同的速度沿向左运动,到达点停止.已知点、同时出发,以为边作正方形,使正方形和在的同侧.设运动的时间为秒().
(1)当点落在边上时,求的值;
(2)设正方形与重叠面积为,请问是存在值,使得?若存在,求出值;若不存在,请说明理由;
(3)如图2,取的中点,连结,当点、开始运动时,点从点出发,以每秒个单位的速度沿运动,到达点停止运动.请问在点的整个运动过程中,点可能在正方形内(含边界)吗?如果可能,求出点在正方形内(含边界)的时长;若不可能,请说明理由.
【回答】
(1)t=1;(2)存在,,理由见解析;(3)可能,或或理由见解析
【解析】
(1)用待定系数法求出直线AC的解析式,根据题意用t表示出点H的坐标,代入求解即可;
(2)根据已知,当点F运动到点O停止运动前,重叠最大面积是边长为1的正方形的面积,即不存在t,使重叠面积为,故t﹥4,用待定系数法求出直线AB的解析式,求出点H落在BC边上时的t值,求出此时重叠面积为﹤,进一步求出重叠面积关于t的表达式,代入解t的方程即可解得t值;
(3)由已知求得点D(2,1),AC=,OD=OC=OA=,结合图形分情况讨论即可得出符合条件的时长.
【详解】
(1)由题意,A(0,2),B(-4,0),C(4,0),
设直线AC的函数解析式为y=kx+b,
将点A、C坐标代入,得:
,解得:,
∴直线AC的函数解析式为,
当点落在边上时,点E(3-t,0),点H(3-t,1),
将点H代入,得:
,解得:t=1;
(2)存在,,使得.
根据已知,当点F运动到点O停止运动前,重叠最大面积是边长为1的正方形的面积,即不存在t,使重叠面积为,故t﹥4,
设直线AB的函数解析式为y=mx+n,
将点A、B坐标代入,得:
,解得:,
∴直线AC的函数解析式为,
当t﹥4时,点E(3-t,0)点H(3-t,t-3),G(0,t-3),
当点H落在AB边上时,将点H代入,得:
,解得:;
此时重叠的面积为,
∵﹤,∴﹤t﹤5,
如图1,设GH交AB于S,EH交AB于T,
将y=t-3代入得:,
解得:x=2t-10,
∴点S(2t-10,t-3),
将x=3-t代入得:,
∴点T,
∴AG=5-t,SG=10-2t,BE=7-t,ET=,
所以重叠面积,
由=得:,﹥5(舍去),
∴;
(3)可能,≤t≤1或t=4.
∵点D为AC的中点,且OA=2,OC=4,
∴点D(2,1),AC=,OD=OC=OA=,
易知M点在水平方向以每秒是4个单位的速度运动;
当0﹤t﹤时,M在线段OD上,H未到达D点,所以M与正方形不相遇;
当﹤t﹤1时, +÷(1+4)=秒,
∴时M与正方形相遇,经过1÷(1+4)=秒后,M点不在正方行内部,则;
当t=1时,由(1)知,点F运动到原E点处,M点到达C处;
当1≤t≤2时,当t=1+1÷(4-1)=秒时,点M追上G点,经过1÷(4-1)=秒,点都在正方形内(含边界),
当t=2时,点M运动返回到点O处停止运动,
当 t=3时,点E运动返回到点O处, 当 t=4时,点F运动返回到点O处,
当时,点都在正方形内(含边界),
综上,当或或时,点可能在正方形内(含边界).
知识点:二次函数与一元二次方程
题型:综合题