题目内容
【题目】如图,在直角坐标系XOY中,菱形OABC的边OA在x轴正半轴上,点B,C在第一象限,∠C=120°,边长OA=8,点M从原点O出发沿x轴正半轴以每秒1个单位长的速度作匀速运动,点N从A出发沿边AB—BC—CO以每秒2个单位长的速度作匀速运动.过点M作直线MP垂直于x轴并交折线OCB于P,交对角线OB于Q,点M和点N同时出发,分别沿各自路线运动,点N运动到原点O时,M和N两点同时停止运动.
(1)当t=2时,求线段PQ的长;
(2)求t为何值时,点P与N重合;
(3)设△APN的面积为S,求S与t的函数关系式及t的取值范围.
【答案】(1)PQ=;(2)t=秒时,点P与N重合;(3)S与t的函数关系式为:.
【解析】(1)解直角三角形求出PM,QM即可解决问题;
(2)根据点P、N的路程之和=24,构建方程即可解决问题;
(3)分四种情形考虑问题即可解决问题.
(1)在菱形OABC中,∠AOC=60°,∠AOQ=30°,
当t=2时,OM=2,PM=2,QM=,PQ=.
(2)当t≤4时,AN=PO=2OM=2t,
t=4时,P到达C点,N到达B点,点P,N在边BC上相遇.
设t秒时,点P与N重合,则(t-4)+2(t-4)=8,
∴t=.
即t=秒时,点P与N重合.
(3)①当0≤t≤4时,PN=OA=8,且PN∥OA,PM=t,
S△APN=·8·t=4t;
②当4<t≤时,PN=8-3(t-4)=20-3t,
S△APN=×4×(20-3t)=40-6t;
③当<t≤8时,PN=3(t-4)-8=3t-20,
S△APN=×4×(3t-20)= 6t -4;
④8<t≤12时,ON=24-2t,N到OM距离为12-t,
N到CP距离为4-(12-t)= t-8,CP=t-4,BP=12-t,
S△APN=S菱形-S△AON- S△CPN- S△APB
=32-×8×(12-t)- (t-4)(t-8)-(12-t)×4
= - t2+12t-56
综上,S与t的函数关系式为: