题目内容

【题目】如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=-x+4的图象与x轴和y轴分别相交于A、B两点.动点P从点A出发,在线段AO上以每秒3个单位长度的速度向点O作匀速运动,到达点O停止运动,点A关于点P的对称点为点Q,以线段PQ为边向上作正方形PQMN.设运动时间为t秒.

(1)当正方形PQMN的边MN经过点B时,t=   秒;

(2)在运动过程中,设正方形PQMN与△AOB重叠部分的面积为S,求S与t的函数表达式;

(3)连结BN,则BN的最小值为 .

【答案】(1);(2)①当0<t≤1时,S=t2;②当1<t≤时,∴S=﹣t2+18t;③当<t≤2时, S=﹣3t2+12;(3).

【解析】

(1) 根据y=-x+4容易得出A(6,0),B(0,4),所以当正方形PQMN的边MN经过点B时,正方形边长为4,则PQ=AP=4,进一步求出t=;

(2)分三种情况,①利用正方形的面积减去三角形的面积,②利用矩形的面积减去三角形的面积,③利用梯形的面积,即可得出结论;

(3)先找出点N的运动轨迹所在直线的解析式,再用面积求高的方法求出BN的最小值.

解:(1)分别令x=0,y=0,可得 A(6,0),B(0,4),故OB=4.

∴当正方形PQMN的边MN经过点B时,正方形边长为4,则PQ=AP=4,

∴t=;

(2)(2)当点Q在原点O时,OA=6,
∴AP=OA=3,
∴t=3÷3=1,
①当0<t≤1时,如图1,

令x=0,
∴y=4,
∴B(0,4),
∴OB=4,
∵A(6,0),
∴OA=6,
在Rt△AOB中,tan∠OAB==,
由运动知,AP=3t,
∴P(6-3t,0),
∴Q(6-6t,0),
∴PQ=AP=3t,
∵四边形PQMN是正方形,
∴MN∥OA,PN=PQ=3t,
在Rt△APD中,tan∠OAB===,
∴PD=2t,
∴DN=t,
∵MN∥OA
∴∠DCN=∠OAB,
∴tan∠DCN===,
∴CN=t,
∴S=S正方形PQMN-S△CDN=-t×t=t2;
②当1<t≤时,如图2,

同①的方法得,DN=t,CN=t,
∴S=S矩形OENP-S△CDN=3t×(6-3t)-t×t=-t2+18t;
③当<t≤2时,如图3,S=S梯形OBDP=(2t+4)(6-3t)=-3t2+12;

∴①当0<t≤1时,S=t2;②当1<t≤时,∴S=﹣t2+18t;③当<t≤2时, S=﹣3t2+12;

(3)如图,

设点N的运动轨迹所在直线解析式为y=kx+b.由AP=PN=3t,可知当t=1时,N(3,3),且直线过A(6,0),易得解析式为y=-x+6.当x=0时,y=6.

直线y=-x+6与y轴交于点C,则C(0,6).可得OC=6,BC=6-4=2.AC=6

∴S△ABC=×6×2=6,

当BN⊥AC时,BN最小.

S△ABC=BN×AC,

∴BN==

故答案为

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