题目内容
13.如图①,矩形OABC的边OA、OC分别在坐标轴上,点B在第二象限,且点B的横、纵坐标是一元二次方程m2+m-12=0的两个实数根.把矩形OABC沿直线BE折叠,使点C落在AB边上的点F处,点E在CO边上.(1)直接填空:B(-4,3),F(-1,3);
(2)如图②,若△BCE从该位置开始,以固定的速度沿x轴水平向右移动,直到点C与原点O重合时停止.记△BCE平移后为△B′C′E′,△B′C′E′与四边形OABE重叠部分的面积为S,请求出面积S与平移距离t之间的函数关系式,并直接写出t的取值范围;
(3)如图③,设点G为EF中点,若点M在直线CG上,点N在y轴上,是否存在这样的点M,使得以M、N、B、G为顶点的四边形为平行四边形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
分析 (1)先解方程,根据点B的坐标特点写出B(-4,3),再根据折叠的性质得出点F的坐标;
(2)分三种情况进行讨论:当0≤t≤1时,重叠部分面积S就是四边形B′GEE′的面积,利用面积差来求;当1<t<4时,重叠部分面积S就是梯形OGB′C′的面积,可以直接求,也可以利用差求;当t=4时,S=0;
(3)存在,如图④⑤⑥,点M就是直线MG和直线MN的交点,求解析式,再列方程组求解即可.
解答
解:(1)如图①,m2+m-12=0,
(m-3)(m+4)=0,
m1=3,m2=-4,
∴B(-4,3),
则F(-1,3),
故答案为:(-4,3),(-1,3);
(2)当E′与O重合时,EO=EE′=4-3=1,这时t=1,如图②,
当0≤t≤1时,△B′C′E′与四边形OABE重叠部分是四边形B′GEE′,
由平移得:BB′=EE′,BE∥BE′,![]()
∵BB′∥EE′,
∴四边形B′BEE′是平行四边形,
∵BC=EC=3,∠BCE=90°,
∴∠CBE=45°,
∴∠EBB′=∠CBE=45°,
∴△BGB′是等腰直角三角形,
∴S=S?BEE′B′-S△BGB′=EE′•BC-$\frac{1}{2}$×BB′×B′G=3t-$\frac{1}{2}{t}^{2}$=-$\frac{1}{2}{t}^{2}+3t$;
当1<t<4时,如图③,
OC′=4-t,
∴OE′=C′E′-OC′=3-(4-t)=t-1,
∵OG∥B′C′,
∴$\frac{OG}{B′C′}$=$\frac{OE′}{C′E′}$,
∴$\frac{OG}{3}=\frac{t-1}{3}$,![]()
∴OG=t-1,
∴S=S△B′C′E′-S△GOE′=$\frac{9}{2}$-$\frac{1}{2}$(t-1)2=-$\frac{1}{2}$t2+t+4;
当t=4时,点C与O重合,这时S=0;
综上所述,S与平移距离t之间的函数关系式为:
S=$\left\{\begin{array}{l}{-\frac{1}{2}{t}^{2}+3t(0≤t≤1)}\\{-\frac{1}{2}{t}^{2}+t+4(1<t≤4)}\end{array}\right.$;
(3)存在,如图④,点N在y轴正半轴时,
设MG的解析式为:y=kx+b,
把C(-4,0),G(-1,1.5)代入得:$\left\{\begin{array}{l}{-k+b=1.5}\\{-4k+b=0}\end{array}\right.$,
解得:$\left\{\begin{array}{l}{k=0.5}\\{b=2}\end{array}\right.$,
∴MG:y=0.5x+2,![]()
∴H(0,2),
∵四边形MNBG是平行四边形,
∴BN∥MG,
∴设BN的解析式为:y=0.5x+n,
把B(-4,3)代入得:n=5,
∴BN:y=0.5x+5,
∴N(0,5),
同理得BG:y=-0.5x+1,
∵MN∥BG,
∴MN:y=-0.5x+5,
则$\left\{\begin{array}{l}{y=-0.5x+5}\\{y=0.5x+2}\end{array}\right.$ 解得$\left\{\begin{array}{l}{x=3}\\{y=3.5}\end{array}\right.$,![]()
∴M(3,3.5).
如图⑤,点N在y轴负半轴时,
CG:y=0.5x+2,
∴设M(a,0.5a+2),
BG:y=-0.5x+1,则设MN:y=-0.5x+b,N(0,b),
∴3-(0.5a+2)=1.5-b,
-0.5a+b=0.5①,![]()
把M(a,0.5a+2)代入MN中,0.5a+2=-0.5a+b,
a-b=-2②,
由①②得:a=-3,b=-1,
∴M(-3,0.5),
如图⑥,当BG为对角线时,G(-1,$\frac{3}{2}$),
∴EG=$\frac{3}{2}$,
过M作MP⊥BC于P,过G作GQ⊥y轴于Q,
易得△BMP≌△NGQ,
∴MP=GQ=1,
∵CE∥MP,
∴∠GCE=∠CMP,
∴tan∠GCE=tan∠CMP=$\frac{EG}{CE}=\frac{CP}{PM}$=$\frac{\frac{3}{2}}{3}$=$\frac{1}{2}$,
∴CP=$\frac{1}{2}$,
∴M(-5,-$\frac{1}{2}$),
综上所述:符合条件的点M的坐标为(3,3.5)、(-3,0.5)、(-5,-$\frac{1}{2}$).
点评 本题是四边形的综合题,综合考查出矩形、平行四边形、等腰直角三角形折叠的性质,与点的坐标和一次函数相结合,同时又运用了三角形的面积和解一元二次方程,知识点较多;运用了数形结合和分类讨论的思想,使问题得以解决,同时还要注意本题中的t是平移的距离,不是时间t.