题目内容

如图,等边三角形ABO放在平面直角坐标系中,其中点O为坐标原点,点B的坐标为(-8,0),点A位于第二象限.已知点P、点Q同时从坐标原点出发,点P以每秒4个单位长度的速度沿O→B→A→O→B来回运动一次,点Q以每秒1个单位长度的速度从O往A运动,当点Q到达点A时,P、Q两点都停止运动.在点P、点Q的运动过程中,存在某个时刻,使得P、Q两点与点O或点A构成的三角形为直角三角形,那么点P的坐标为
 
.
考点:等边三角形的性质,坐标与图形性质,勾股定理
专题:
分析:当P、Q两点与点O或点A构成的三角形为直角三角形时,分两种情况进行讨论:(1)△OPQ为直角三角形,由于∠POQ≤60°≠90°,那么可能①∠OQP=90°;②∠OPQ=90°;(2)如果△APQ为直角三角形,那么点P不能在OB上,也不能在OA上,则只能在AB上,此时∠PAQ=60°≠90°,那么可能①∠APQ=90°;②∠AQP=90°.
解答:解:在点P、点Q的运动过程中,存在时刻t=
24
7
,使得P、Q两点与点A构成的三角形为直角三角形,理由如下:
(1)如果△OPQ为直角三角形,那么∠POQ≤60°≠90°,那么可能∠OQP=90°或者∠OPQ=90°.
①当∠OQP=90°时,点P不能在OB上(因为此时OP=2OQ与OP=4OQ矛盾),也不能在OA上,则只能在AB上,如图1,过点P作PM⊥OB于M.
∵OB+BP=4t,∴BP=4t-8,
∴BM=
1
2
BP=2t-4,PM=
3
BM=2
3
t-4
3
,OM=OB-BM=12-2t.
∵OQ=t,∴AQ=OA-OQ=8-t,
∴PQ=
3
AQ=8
3
-
3
t.
在△OQP中,∵∠OQP=90°,∴OQ2+PQ2=OP2,
∴t2+(8
3
-
3
t)2=(2
3
t-4
3
)2+(12-2t)2,
整理,得12t2-48t=0,解得t=4或0,
当t=4时,点P运动到A点,不合题意,t=0也不合题意;
②当∠OPQ=90°时,OQ>OP,点P不能在OB上,因为点Q始终在OA上运动,所以点P只能在OB上,而点P以每秒4个单位长度的速度运动,点Q以每秒1个单位长度的速度运动,所以OQ<OP,与OQ>OP矛盾;也不能在OA上;则可能在AB上,如图2.
∵OQ>OP>0,∴OQ2>OP2,
∴t2>82+(4t-8)2-2×8×(4t-8)×
1
2
,
整理,得15t2-96t+192<0,
∵△=(-96)2-4×15×192=-2304<0,
∴此时t无解,点P不能在AB上;
 即∠OPQ=90°不可能;
(2)如果△APQ为直角三角形,那么点P不能在OB上,也不能在OA上,则只能在AB上,此时∠PAQ=60°≠90°,那么可能∠APQ=90°或者∠AQP=90°.
①当∠APQ=90°时,如图3.
在△APQ中,∵∠APQ=90°,∠A=60°,
∴AP=
1
2
AQ,即16-4t=
1
2
(8-t),
解得t=
24
7
.
过点P作PM⊥OB于M,由上可知
OM=12-2t=12-2×
24
7
=
36
7
,PM=2
3
t-4
3
=2
3
×
24
7
-4
3
=
20
3
7
,
∴点P的坐标为(-
36
7
,
20
3
7
);
②当∠AQP=90°时,如图1.
在△APQ中,∵∠AQP=90°,∠A=60°,
∴AQ=
1
2
AP,即8-t=
1
2
(16-4t),
解得t=0(不合题意舍去).
综上可知,点P的坐标为(-
36
7
,
20
3
7
).
故答案为(-
36
7
,
20
3
7
).
点评:本题结合动点问题主要考查了等边三角形的性质,解直角三角形等知识,有一定难度.利用数形结合、分类讨论是解题的关键.
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网