题目内容

【题目】如图,在平面直角坐标系中,点C(-4,0),点分别在轴, 轴的正半轴上,线段OA、OB的长度都是方程.的解,且OB>OA。若点点出发,以每秒1个单位的速度沿射线运动,连结

(1)判断三角形ABC的形状

(2)求出的面积关于点的运动时间秒的函数关系式

(3)在点P的运动过程中,利用备用图探究,求周长最短时点P运动的时间。

【答案】(1)△ABC为Rt△

(2)SPAD= ;(3)

【解析】试题分析:

(1) 观察图形线段BCABACOB的位置关系与射影定理的典型图形相像,容易联想到利用与射影定理相关的条件去判断三角形形状. 解方程易知OAOB的长度,可以发现OBOAOC的比例中项,进而利用相似三角形的判定与性质可以判断ABC为直角三角形.

(2) 解决三角形面积相关的问题往往需要先确定底和高. AOPOA始终不变并且以OA为底的高与y轴平行. 故可以选OA为底,再由点P作出相应的高. 利用高与坐标轴的平行关系可以通过相似三角形确定所求的函数关系.

(3) 周长最短问题实际是线段之和最短问题. 由题意可知,应该作点A关于直线CB的对称点A',连接OA'当点POA'CB的交点时,三角形周长最小. 由于题目中要求研究该过程,所以需要在解答时较为详细地说明上述最小的原因. 求解当点POA'CB的交点时点P的运动时间,先求解点P的坐标. 由于点P为交点可以联立直线OA'CB的方程进行求解. 直线CB的方程易得直线OA'的方程需要点A'的坐标. 由于点A与点A'关于直线CB对称可以利用相似三角形解出点A'的坐标. 得到点P的坐标后可以借助第(2)问中的关系将运动时间求出.

试题解析:

(1) △ABC为直角三角形. 理由如下:

OAOB的长度是方程x2-3x+2=0的解,且OB>OA

x2-3x+2=0的两个解为:x1=2x2=1

OB=2OA=1

C的坐标为(-4, 0)

OC=4

OB2=4OAOC==4

OB2= OAOC

AOBBOC中:

AOB=BOC=90°

∴△AOBBOC

∴∠ABO=∠BCOOAB=∠OBC

Rt△AOBABO+∠OAB=90°

∴∠ABC=∠ABO+∠OBC=∠ABO+∠OAB=90°

∴△ABC为直角三角形.

(2)

过点PPDAC,垂足为D. (如图)

PDACOBAC

PDOB

∴△CPDCBO

PC点出发,以每秒1个单位的速度沿射线CB运动且点P运动时间为t

CP=1t=t

OB=2OC=4

RtBOC

OA=1

∴△AOP的面积.

(3)

延长线段AB至点A',使得AB=A'B连接OA'交直线CB于点P.

下面说明当点POA'CB的交点时AOP的周长最小.

①当点P (图中实际表示该动点的是点P') 在线段CB上运动时(如备用图1)

连接A'P'

AB=A'BABC=90°

直线CB垂直平分线段AA'

AP'=A'P'

∵△AOP'的周长为:OA+OP'+AP'

OA=1

∴△AOP'的周长为:1+OP'+AP'=1+OP'+A'P'

OP'+A'P'取最小值时,AOP'的周长最小.

当点P'不与点P重合时,线段OP'A'P'OA'构成OP'A',即OP'+A'P'>OA'

当点P'与点P重合时OP'+A'P'=OA'

当点P'与点P重合时OP'+A'P'最小,即AOP'的周长最小,

当点P在线段CB上运动时若点POA'CB的交点,则AOP的周长最小.

②当点P (图中实际表示该动点的是点P") 在线段CB延长线上运动时(如备用图2)

连接A'P"

与①同理可得:AP"=A'P"

∵△AOP"的周长为:OA+OP"+AP"

与①同理可得:当OP"+A'P"取最小值时,AOP"的周长最小

当点P"在线段CB延长线上运动时,线段OP"A'P"OA'构成OP"A'OP"+A'P">OA'

当点P在线段CB延长线上运动时AOP的周长均大于当点POA'CB交点时的AOP的周长.

综上所述当点POA'CB交点时,AOP的周长最小.

下面求解当点POA'CB交点时点P的运动时间t.

过点A'A'GAC垂足为G(如图3)

A'GAC

A'GOB

∴△AGA'AOB

AB=A'BBO=2AO=1

A'G=4AG=2

OG=AG-AO=2-1=1

A'的坐标为(-1,4)

直线OA'的方程为y=-4x

B的坐标为(0,2),点C的坐标为(-4,0)

直线BC的方程为:

POA'CB的交点

联立直线OA'BC的方程

解之,得:

即当点P的坐标为AOP的周长最小.

由第(2)问的结论知AOP的面积

当点P的坐标为时,AOP的面积

()

AOP的周长最短时点P运动的时间为.

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