题目内容

【题目】如图将矩形ABCD置于平面直角坐标系中,其中AD边在x轴上, 直线MN: y=x-8沿x轴的负方向以每秒2个单位的长度平移,设在平移过程中该直线被矩形ABCD的边截得的线段长度为m,平移时间为t, m与t的函数图象如图2所示.

(1)若AB=6

①点A的坐标为_____________,矩形ABCD的面积为____________.

②求a, b的值;

(2)若AB=4,在平移过程中,求直线MN扫过矩形ABCD的面积 S与 t的函数关系式,并写出自变量t的取值范围.

【答案】(1)①(2,0),48;②a=6,b=10;(2).

【解析】

(1)①易求得M点坐标为(8,0),根据图2可得开始平移3秒后点M到达点A,所以AM=6,OA=2,平移7秒后点M到达点D,所以AD=,由此可求得点A的坐标和矩形ABCD的面积;②针对图2考虑两个极端位置,直线MN过点B和点C,然后画出图形,结合直线平移的速度,从而求出a和b的值;

(2)可根据题目中的图1和图2将平移分为四个阶段,然后逐个讨论这四个阶段内直线MN与x轴交点的坐标,得出各阶段扫过部分的图形,然后分别求出扫过部分的面积.

解:(1)①对直线y=x﹣8,令y=0,得x﹣8=0,解得:x=8,∴点M的坐标为(8,0).

根据图2可得开始平移3秒后点M到达点A,所以AM=6,OA=2,平移7秒后点M到达点D,所以AD=,点A的坐标为(2,0),矩形ABCD的面积为6×8=48;

②如下图1所示,当直线MN经过点B时,直线MN交DA于点E.

∵点A的坐标为(2,0),AB=6,∴点B的坐标为(2,6),

设直线ME的解析式为y=x+c,

将点B的坐标代入得:2+c=6.∴c=4.

∴直线ME的解析式为y=x+4.

将y=0代入得:x+4=0,解得x=﹣4,

∴点E的坐标为(﹣4,0).

∴BE=.

∴a=6;

如下图2所示,当直线MN经过点C时,直线MN交x轴于点F.

∵点D的坐标为(﹣6,0),∴点C的坐标为(﹣6,6).

设MF的解析式为y=x+d,将(﹣6,6)代入得:﹣6+d=6,解得d=12.

∴直线MF的解析式为y=x+12.

将y=0代入得x+12=0,解得x=﹣12.

∴点F的坐标为(﹣12,0).

∴b=7+6÷2=10.

(2)结合题意中的图1与图2,可将直线MN的平移按照时间分为四个阶段:①从初始位置平移到与A点相接;②直线MN与x轴的交点在AE之内;③直线MN与x轴的交点在ED之内;④直线MN与x轴的交点在DG之内(包含点G),如图所示.

当0≤t≤3时,直线MN处于阶段①,此时直线MN与矩形ABCD没有交点,所以S=0;

当3<t<5时,直线MN处于阶段②,此时直线MN扫过矩形ABCD的部分为一个小等腰直角三角形,其中三角形的腰长为2t-6,所以面积为;

当5≤t<7时,直线MN处于阶段③,此时直线MN扫过矩形ABCD的部分为一个直角梯形,上底为2t-10,下底为2t-6,高为4,所以面积为;

当7≤t≤9时,直线MN处于阶段④,此时直线MN扫过矩形ABCD的部分为矩形ABCD减去左上角的小等腰直角三角形,其中AD=BC=8,三角形腰长为8-(2t-10)=18-2t,所以面积为.

综上所述,S与t的函数关系式为.

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