题目内容

14.在Rt△ABC中,∠ABC=90°,以A为坐标原点,AB所在直线为x轴,建立平面直角坐标,且C坐标(8,6),点P在AB上,AP=2,E、F同时从点P出发,分别沿PA、PB以每秒1个单位的速度向A、B匀速运动,点E到达A后立即以原速沿AB向B运动,点E再次返回点P停止,点F也随之停止运动,在点E、F运动过程中,以EF为边向上做正方形EFGH,设E、F运动的时间为t秒(t>0),正方形EFGH与△ABC重叠面积为S.
(1)求直线AC的解析式;
(2)当AC经过点H时,求t的值;
(3)t为何值时,S最大,最大面积为多少?

分析 (1)用待定系数法容易求出直线AC的解析式;
(2)分两种情况:①当0<t<2时;②当2<t≤4时;根据EH=EF列出方程,解方程即可;
(3)根据题意得出:当E再次返回点P时,正方形EFGH与△ABC重叠面积S最大,此时t=4,S=△OFK的面积-△OPQ的面积-△KMN的面积,即可得出结果.

解答 解:(1)设直线AC的解析式为y=kx,
把C(8,6)代入得:8k=6,
∴k=$\frac{3}{4}$,
∴直线AC的解析式为y=$\frac{3}{4}$x;
(2)如图所示:分两种情况:
①当0<t<2时,OE=2-t,HE=$\frac{3}{4}$(2-t),EF=2t,
∵四边形EFGH是正方形,
∴EH=EF,
∴$\frac{3}{4}$(t-2)=2t,
解得:t=$\frac{6}{11}$;
②当2<t≤4时,OE=t-2,PE=2-(t-2)=4-t,EF=4-t+t=4,
∴HE=$\frac{3}{4}$(t-2),
∴$\frac{3}{4}$(t-2)=4,
解得:t=$\frac{22}{3}$(不合题意,舍去);
综上所述:当当AC经过点H时,t=$\frac{11}{6}$;
(3)如图2所示:根据题意得:当E再次返回点P时,正方形EFGH与△ABC重叠面积S最大,
此时t=4,PF=4,OF=6,OE=2,
当x=6时,y=$\frac{3}{4}$×6=$\frac{9}{2}$,
∴KM=$\frac{9}{2}$-4=$\frac{1}{2}$,
∴MN=$\frac{2}{3}$,PQ=$\frac{3}{2}$,
∴S=△OFK的面积-△OPQ的面积-△KMN的面积
=$\frac{1}{2}$×6×$\frac{9}{2}$-$\frac{1}{2}$×2×$\frac{3}{2}$-$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{71}{6}$;
即t=4时,S最大,最大面积是$\frac{71}{6}$.

点评 本题是一次函数综合题,考查了用待定系数法求一次函数的解析式、正方形的性质、图形面积的求法等知识;本题难度较大,综合性强,特别是(2)中需要通过分类讨论,列出方程求解.

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