题目内容
【题目】已知边长为4的正方形ABCD,顶点A与坐标原点重合,一反比例函数图象过顶点C,动点P以每秒1个单位速度从点A出发沿AB方向运动,动点Q同时以每秒4个单位速度从D点出发沿正方形的边DC﹣CB﹣BA方向顺时针折线运动,当点P与点Q相遇时停止运动,设点P的运动时间为t.
(1)求出该反比例函数解析式;
(2)连接PD,当以点Q和正方形的某两个顶点组成的三角形和△PAD全等时,求点Q的坐标;
(3)用含t的代数式表示以点Q、P、D为顶点的三角形的面积s,并指出相应t的取值.
【答案】(1)y=;
(2)Q1(,4);Q2(4,),Q3(4,);
(3)s1=8t(0<t≤1);s2=﹣2t2+2t+8(1≤t≤2);s3=﹣10t+24(2≤t≤).
【解析】
试题(1)根据正方形ABCD的边长为4,可得C的坐标为(4,4),再用待定系数法求出反比例函数解析式;
(2)分点Q在CD,BC,AB边上,根据全等三角形的判定和性质求得点Q的坐标;
(3)分点Q在CD,BC,AB边上,由三角形面积公式和组合图形的面积计算即可求解.
试题解析:解:(1)∵正方形ABCD的边长为4,
∴C的坐标为(4,4),
设反比例解析式为y=,
将C的坐标代入解析式得:k=16,则反比例解析式为y=;
(2)当Q在DC上时,如图所示:
此时△APD≌△CQB,
∴AP=CQ,即t=4﹣4t,解得t=,
则DQ=4t=,即Q1(,4);
当Q在BC边上时,有两个位置,如图所示:
若Q在上边,则△QCD≌△PAD,
∴AP=QC,即4t﹣4=t,解得t=,
则QB=8﹣4t=,此时Q2(4,);
若Q在下边,则△APD≌△BQA,
则AP=BQ,即8﹣4t=t,解得t=,
则QB=,即Q3(4,);
当Q在AB边上时,如图所示:
此时△APD≌△QBC,
∴AP=BQ,即4t﹣8=t,解得t=,
因为0≤t≤,所以舍去.
综上所述Q1(,4); Q2(4,),Q3(4,);
(3)当0<t≤1时,Q在DC上,DQ=4t,则s=×4t×4=8t;
当1≤t≤2时,Q在BC上,则BP=4﹣t,CQ=4t﹣4,AP=t,
则s=S正方形ABCD﹣S△APD﹣S△BPQ﹣S△CDQ=16﹣APAD﹣PBBQ﹣DCCQ=16﹣t×4﹣(4﹣t)[4﹣(4t﹣4)]﹣×4(4t﹣4)═﹣2t2+2t+8;
当2≤t≤时,Q在AB上,PQ=12﹣5t,则s=×4×(12﹣5t),即s=﹣10t+24.
总之,s1=8t(0<t≤1);
s2=﹣2t2+2t+8(1≤t≤2);
s3=﹣10t+24(2≤t≤).