题目内容

2.如图1,Rt△ABC中,∠B=90°,BC=4$\sqrt{3}$,点P是射线AB上动点,点E在边AC上,AE=PE,过点P作PE的垂线交射线AC于点F;若AP=x,△PEF与△ABC重合的部分面积为S,S关于x的函数图象如图2所示(其中0<x≤8,8<x≤12,12<x<b时,函数的解析式不同)
(1)求a的值;
(2)当P与B重合时,求x的值;
(3)小明观察图形后提出猜想“当点F与点C重合时S最大”,请说明小明的猜想是否正确,如果正确,求出最大值,如果不正确,请说明理由.
(4)求S关于x的函数解析式,并写出x的取值范围.

分析 (1)观察图象即可得出结论.
(2)观察图象可得结论.
(3)小明的猜想错误.当点F与点C重合时,由图2可知,S=m,m表示S的最大值.
(4)分三种情形①0<x≤8,②8<x≤12,③12<x<24时,分别求解即可.

解答 解:(1)由图象可知,a=8.

(2)观察图象可知,P与B重合时,x=12.

(3)小明的猜想错误.当点F与点C重合时,由图2可知,S=m,m表示S的最大值.

(4)由题意,BC=4$\sqrt{3}$,AB=12,
∴tan∠A=$\frac{BC}{AB}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$,
∴∠A=30°,
∵EA=EP,
∴∠EAP=∠EPA=30°,
∴∠FEP=∠EAP+∠EPA=60°,
①如图1中,当0<x≤8时,重叠部分是△EPF,

∴S=$\frac{1}{2}$•EP•PF=$\frac{1}{2}$•$\frac{\sqrt{3}}{3}$x•x=$\frac{\sqrt{3}}{6}$x2
②如图3中,当8<x≤12时,重叠部分是四边形EPMC,

S=S△EPF-S△CFM=$\frac{\sqrt{3}}{6}$x2-$\frac{1}{2}$•$\frac{\sqrt{3}x-8\sqrt{3}}{2}$•2$\sqrt{3}$•$\frac{\sqrt{3}x-8\sqrt{3}}{2}$=-$\frac{7\sqrt{3}}{12}$x2+12$\sqrt{3}$-48$\sqrt{3}$.
③当12<x<24时,重叠部分是等边三角形△ECM,

S=$\frac{\sqrt{3}}{4}$•(8$\sqrt{3}$-$\frac{\sqrt{3}}{3}$x)2=$\frac{\sqrt{3}}{12}$x2-4$\sqrt{3}$x+48$\sqrt{3}$.
综上所述S=.$\left\{\begin{array}{l}{\frac{\sqrt{3}}{6}{x}^{2}}&{(0<x≤8)}\\{-\frac{7\sqrt{3}}{12}{x}^{2}+12\sqrt{3}x-48\sqrt{3}}&{(8<x≤12)}\\{\frac{\sqrt{3}}{12}{x}^{2}-4\sqrt{3}x+48\sqrt{3}}&{(12<x<24)}\end{array}\right.$.

点评 本题考查动点问题函数图象、30度的直角三角形的性质、三角形的面积等知识,解题的关键是理解题意,读懂图象信息,体现了数形结合的数学思想,学会用分段函数表示函数解析式,属于中考常考题型.

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