题目内容

13.如图,在平面直角坐标系中,点A在x轴上,且OA=BA=2,∠OAB=120°,点N从O出发,以每秒1个单位得速度沿O→A→B向B运动,点M从B出发,以每秒$\sqrt{3}$个单位的速度沿B→O→y轴正半轴运动,M、N同时出发,当点N到达点B时两点同时停止运动,设运动时间为t,△OMN的面积为S.
(1)求点B的坐标并求出直线AB的解析式.
(2)请直接写出S与t的函数关系式并写出自变量t的取值范围.
(3)当点M在线段BO上运动时,△OMN是否可能成为等腰三角形?如果可能,求出此时t的值;如果不能,请说明理由.

分析 (1)根据锐角三角函数,可得AD,BD,根据线段的和差,可得B点坐标;根据待定系数法,可得答案;
(2)分类讨论:①当0<t≤2时,根据线段的和差,可得OM的长,根据锐角三角函数,可得M的纵坐标,根据三角形的面积公式,可得答案;②当2<t≤4时,根据锐角三角函数,线段的和差,可得N点的横坐标,根据三角形的面积公式,可得答案;
(3)根据等腰三角形的定义,可得关于t的方程,根据解方程,可得答案.

解答 解:(1)如图1:

作BD⊥OA于D点.
由OA=BA=2,∠OAB=120°,得
∠BAD=60°.
AD=AB•cos∠BAD=2×$\frac{1}{2}$=1,OD=OA+AD=3,
BD=ABisn∠BAD=2×sin60°=2×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$,
B点坐标为(3,$\sqrt{3}$).
设AB的解析式为y=kx+b,将A、B点坐标代入,得
$\left\{\begin{array}{l}{2k+b=0}\\{3k+b=\sqrt{3}}\end{array}\right.$,
解得$\left\{\begin{array}{l}{k=\frac{\sqrt{3}}{3}}\\{b=-\frac{2\sqrt{3}}{3}}\end{array}\right.$,
直线AB的解析式为y=$\frac{\sqrt{3}}{3}$x-$\frac{2\sqrt{3}}{3}$;
(2)①当0<t≤2时,ON=t,BM=$\sqrt{3}$t,OM=2$\sqrt{3}$-$\sqrt{3}$t,
yM=OM•sin∠BOA=(2$\sqrt{3}$-$\sqrt{3}$t)sin30°=$\sqrt{3}$-$\frac{\sqrt{3}}{2}$t.
S=$\frac{1}{2}$ON•yM=$\frac{1}{2}$•t•($\sqrt{3}$-$\frac{\sqrt{3}}{2}$t)=-$\frac{\sqrt{3}}{4}$t2+$\frac{\sqrt{3}}{2}$t,
②当2<t≤4时,ON=t-2,OM=$\sqrt{3}$t-2$\sqrt{3}$,xN=(t-2)cos∠BAD+2=$\frac{1}{2}$(t-2)+2=$\frac{1}{2}$t+1.
S=$\frac{1}{2}$OM•xN=$\frac{1}{2}$($\sqrt{3}$t-2$\sqrt{3}$)•($\frac{1}{2}$t+1)=$\frac{\sqrt{3}}{4}$t2-$\sqrt{3}$,
综上所述:S=$\left\{\begin{array}{l}{-\frac{\sqrt{3}}{4}{t}^{2}+\frac{\sqrt{3}}{2}t(0<t≤2)}\\{\frac{\sqrt{3}}{4}{t}^{2}-\sqrt{3}(2<t≤4)}\end{array}\right.$;
(3)OM=2$\sqrt{3}$-$\sqrt{3}$t,ON=t,
当OM=ON时,2$\sqrt{3}$-$\sqrt{3}$t=t,解得t=3-$\sqrt{3}$;
当ON=MN时,$\frac{OM}{OB}$=$\frac{ON}{OA}$,即$\frac{2\sqrt{3}-\sqrt{3}t}{2\sqrt{3}}$=$\frac{t}{2}$,解得t=1;
当OM=MN时,MO•cos∠MON=$\frac{1}{2}$ON,即(2$\sqrt{3}$-$\sqrt{3}$t)cos30°=$\frac{1}{2}$t,
解得t=$\frac{3}{2}$;
综上所述:当点M在线段BO上运动时,△OMN能成为等腰三角形,此时t的值t1=3-$\sqrt{3}$,t2=1,t3=$\frac{3}{2}$.

点评 本题考查了一次函数综合题,(1)利用锐角三角函数,线段的和差得出B点坐标是解题关键;(2)利用锐角三角函数得出yM,xN是解题关键;(3)利用等腰三角形的定义得出关于t的方程是解题关键,要分类讨论,以防遗漏.

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