题目内容

【题目】如图,O是平面直角坐标系的原点.在四边形OABC中,ABOC,BCx轴于C,A(1,1),B(3,1),动点PO点出发,沿x轴正方向以2个单位/秒的速度运动.设P点运动的时间为t秒(0t2).

(1)求经过O、A、B三点的抛物线的解析式;

(2)过PPDOAD,以点P为圆心,PD为半径作⊙P,P在点P的右侧与x轴交于点Q.

①则P点的坐标为_____,Q点的坐标为_____;(用含t的代数式表示)

②试求t为何值时,⊙P与四边形OABC的两边同时相切;

③设△OPD与四边形OABC重叠的面积为S,请直接写出St的函数解析式.

【答案】 (2t,0) ((2+)t,0)

【解析】分析:(1)利用待定系数法即可得出结论;

(2)①先用含t的代数式表示出OP,再利用锐角三角函数表示出PD,进而表示出OQ即可得出结论;

PAB相切时,PBC相切时两种情况利用直线和圆相切的性质建立方程求解即可;

0<t≤1,1<tt<2三种情况,利用几何图形的面积公式即可得出结论.

详解:(1)因为抛物线经过原点O,所以设抛物线解析式为y=ax2+bx.

又因为抛物线经过A(1,1),B(3,1),

所以有解得

所以抛物线解析式为y=﹣x2+x

(2)①由运动知,OP=2t,

P(2t,0),

A(1,1),

∴∠AOC=45°,

PDOA,

PD=OPsinAOC=t,

PD为半径作⊙P,P在点P的右侧与x轴交于点Q,

PQ=PD=t,

OQ=OP+PQ=2t+t=(2+)t

Q((2+)t,0),

故答案为(2t,0),((2+)t,0);

②当⊙PAB相切时, t=1,所以t=

当⊙PBC相切时,即点Q与点C重合,所以(2+)t=3,解得t=

(3)①当0t1,如图1,重叠部分的面积是SOPQ

过点AAFx轴于点F,

A(1,1),

RtOAF中,AF=OF=1,AOF=45°,

RtOPQ中,OP=2t,OPQ=QOP=45°,

PQ=OQ=2tcos45°=t,

S=t)2=t2

②当1t,如图2,设PQAB于点G,

GHx轴于点H,OPQ=QOP=45°,

则四边形OAGP是等腰梯形,PH=GH=AF=1,

重叠部分的面积是S梯形OAGP

AG=FH=OP﹣PH﹣OF=2t﹣2,

S=(AG+OP)AF=(2t+2t﹣2)×1=2t﹣1.

③当t2,如图3,设PQAB交于点M,交BC于点N,

重叠部分的面积是S五边形OAMNC

因为△PNC和△BMN都是等腰直角三角形,

所以重叠部分的面积是S五边形OAMNC=S梯形OABC﹣SBMN

B(3,1),OP=2t,

CN=PC=OP﹣OC=2t﹣3,

BM=BN=1﹣(2t﹣3)=4﹣2t,

S=(2+3)×1﹣(4﹣2t)2=﹣2t2+8t﹣

即:S=

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