题目内容

如图1所示,四边形OABC是矩形,点A、C的坐标分别为(3,0),(0,1),点D是线段BC上的动点(与端点B、C不重合),过点D作直线y=-
1
2
x
+b交折线OAB于点E.
(1)记△ODE的面积为S,求S与b的函数关系式;
(2)当点E在线段OA上时,若矩形OABC关于直线DE的对称图形为四边形O1A1B1C1,试探究O1A1B1C1与矩形OABC的重叠部分的面积是否发生变化,若不变,求出该重叠部分的面积;若改变,请说明理由.
考点:根据实际问题选择函数类型,函数解析式的求解及常用方法
专题:探究型
分析:(1)由过D点的直线y=-
1
2
x
+b分别求出直线过A,B,C时的b的值,然后分别求出E在线段OA和AB上的点E的坐标,当E在线段OA上时,直接由三角形的面积公式写出△ODE的面积,当E在线段BC上时,由矩形面积减去三个直角三角形的面积得△ODE的面积,最后分段写出即可;
(2)通过作图得到矩形OABC关于直线DE的对称图形为四边形O1A1B1C1,由平面几何知识得到重叠部分的四边形为菱形,设出菱形的边长,利用直线的斜率是-
1
2
,通过解直角三角形求出菱形的边长为定值,从而求得重叠部分的四边形的面积为定值.
解答: 解:(1)由题意得B(3,1).
若直线经过点A(3,0)时,则b=
3
2
.
若直线经过点B(3,1)时,则b=
5
2
.
若直线经过点C(0,1)时,则b=1.
①若直线与折线OAB的交点在OA上时,即1<b≤
3
2
时,
如图:

此时E(2b,0),∴S=
1
2
OE•CO=
1
2
×2b×1=b;                 
②若直线与折线OAB的交点在BA上时,即
3
2
<b<
5
2
时,
如图:
2
此时E(3,b-
3
2
),D(2b-2,1),
∴S=S矩-(S△OCD+S△OAE+S△DBE)
=3-[
1
2
(2b-1)×1+
1
2
×(5-2b)•(
5
2
-b
)+
1
2
×3(b-
3
2
)]=
5
2
b-b2
.
∴S=
b,1<b≤
3
2
5
2
b-b2,
3
2
<b<
5
2
;
(2)如图3:

设O1A1与CB相交于点M,OA与C1B1相交于点N,
则矩形O1A1B1C1与矩形OABC的重叠部分的面积即为四边形DNEM的面积.
由题意知,DM∥NE,DN∥ME,∴四边形DNEM为平行四边形.
根据轴对称知,∠MED=∠NED.
又∠MDE=∠NED,∴∠MED=∠MDE,∴MD=ME,∴平行四边形DNEM为菱形.
过点D作DH⊥OA,垂足为H,
由题易知,tan∠DEN=
1
2
,DH=1,∴HE=2,
设菱形DNEM 的边长为a,
则在Rt△DHM中,由勾股定理知:a2=(2-a)2+12,解得a=
5
4
.
∴S四边形DNEM=NE•DH=
5
4
.
∴矩形O1A1B1C1与矩形OABC的重叠部分的面积不发生变化,面积始终为
5
4
.
点评:本题考查了函数模型选择及应用,考查了分类讨论的数学思想方法,考查了学生的抽象思维能力和运算能力,属于较难的题目.
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