题目内容
【题目】已知一次函数y=x+2的图象分别交x轴,y轴于A、B两点,⊙O1过以OB为边长的正方形OBCD的四个顶点,两动点P、Q同时从点A出发在四边形ABCD上运动,其中动点P以每秒个单位长度的速度沿A→B→A运动后停止;动点Q以每秒2个单位长度的速度沿A→O→D→C→B运动,AO1交y轴于E点,P、Q运动的时间为t(秒).
(1)求E点的坐标和S△ABE的值;
(2)试探究点P、Q从开始运动到停止,直线PQ与⊙O1有哪几种位置关系,并求出对应的运动时间t的范围.
【答案】(1)E(0,),;(2)当PQ与⊙O1相离,0<t<1;当PQ与⊙O1相切时,t=1或t=4;当PQ与⊙O1相交时,4>t>1.
【解析】
(1)依题意容易知道O1的坐标,根据待定系数法可以确定直线AE的解析式,然后求出E的坐标,最后求出S△ABE;
(2)容易知道当Q运动到O点时PQ与圆相切,此时t=1,所以可以确定其他位置的t的值;
(1)由题意知,A(﹣2,0),B(0,2),
∴OB=OD=2,∴O1(1,1),
设AO1的直线的解析式为y=kx+b,则有0=﹣2k+b,1=k+b,
解得:b=,k=,
∴y=x+,∴E(0,),
∴BE=,S△ABE=OABE=;
(2)直线PQ与⊙O1有三种位置关系,分别是相离,相切,相交,
∵动点P沿A→B→A运动后停止;动点Q沿A→O→D→C→B运动,
∴根据切线的定义,如果PQ与⊙O1相切,切点只能是O、D、C、B中的一个.
分两种情况:
①当点P从A点移到B点时,由于OA=OB=2,
∴AB=,
∴t==2,
当t=2时,点Q从A点运动到D点,
当到达D点时,点P在B点,显然不合题意,舍去,
当点Q在O点时,如图①,此时t=2,连结O1Q、PQ,易知PA=,
∵QA=QB,
∴∠PQB=,
∵O1是正方形ODCB的中心,
∴∠O1QB=,
∴∠PQO1=900,
∴PQ为⊙O1的切线,此时t=1
图① 图②
②当点P从B点移到A点时, 点Q从D点经过C点到达B点,显然,当点Q在点C处时,PQ与⊙O1相交,当点Q运动到B点时,点P回到了点A,如图②,同理可证此时PQ与⊙O1相切,易得t=4,
综上,当t=1或t=4时,PQ与⊙O1相切,
∴由题意可知:
当PQ与⊙O1相离,0<t<1;
当PQ与⊙O1相切时,t=1或t=4;
当PQ与⊙O1相交时,4>t>1;