23、(2006河北)图14-1至图14-7的正方形霓虹灯广告牌ABCD都是20×20的等距网格(每个小方格的边长均为1个单位长),其对称中心为点O

如图14-1,有一个边长为6个单位长的正方形EFGH的对称中心也是点O,它以每秒1个单位长的速度由起始位置向外扩大(即点O不动,正方形EFGH经过一秒由6×6扩大为8×8;再经过一秒,由8×8扩大为10×10;……),直到充满正方形ABCD,再以同样的速度逐步缩小到起始时的大小,然后一直不断地以同样速度再扩大、再缩小.

另有一个边长为6个单位长的正方形MNPQ从如图14-1所示的位置开始,以每秒1个单位长的速度,沿正方形ABCD的内侧边缘按ABCDA移动(即正方形MNPQ从点P与点A重合位置开始,先向左平移,当点Q与点B重合时,再向上平移,当点M与点C重合时,再向右平移,当点N与点D重合时,再向下平移,到达起始位置后仍继续按上述方式移动).

正方形EFGH和正方形MNPQ从如图14-1的位置同时开始运动,设运动时间为x秒,它们的重叠部分面积为y个平方单位.

(1)请你在图14-2和图14-3中分别画出x为2秒、18秒时,正方形EFGH和正方形MNPQ的位置及重叠部分(重叠部分用阴影表示),并分别写出重叠部分的面积;

(2)①如图14-4,当1≤x≤3.5时,求yx的函数关系式;

 ②如图14-5,当3.5≤x≤7时,求yx的函数关系式;

 ③如图14-6,当7≤x≤10.5时,求yx的函数关系式;

 ④如图14-7,当10.5≤x≤13时,求yx的函数关系式.

(3)对于正方形MNPQ在正方形ABCD各边上移动一周的过程,请你根据重叠部分面积y的变化情况,指出y取得最大值和最小值时,相对应的x的取值情况,并指出最大值和最小值分别是多少.

D
 
 

 

图14-4
 
 

解:(1)相应的图形如图2-1,2-2. 

x=2时,y=3;   

x=18时,y=18. 

 

(2)①当1≤x≤3.5时,如图2-3,

延长MNADK,设MNHG交于SMQFG交于T,则MK=6+xSK=TQ=7-x,从而MS=MKSK=2x1,MT=MQTQ=6-(7-x)= x-1.

y=MT·MS=(x-1)(2x1)=2x23x+1.

②当3.5≤x≤7时,如图2-4,设FGMQ交于T,则

TQ=7-x,∴MT=MQTQ=6-(7-x)=x-1.

y=MN·MT=6(x-1)=6x-6. 

③当7≤x≤10.5时,如图2-5,设FGMQ交于T,则

TQ=x-7,∴MT=MQTQ=6-(x-7)=13-x

y= MN·MT =6(13-x)=78-6x

④当10.5≤x≤13时,如图2-6,设MNEF交于SNPFGR,延长NMBCK,则MK=14-xSK=RP=x-7,

SM=SKMK=2x21,从而SN=MNSM=272xNR=NPRP=13-x

y=NR·SN=(13-x)(272x)=2x253x+351.

(3)对于正方形MNPQ

①在AB边上移动时,当0≤x≤1及13≤x≤14时,y取得最小值0;

x=7时,y取得最大值36.

②在BC边上移动时,当14≤x≤15及27≤x≤28时,y取得最小值0;

x=21时,y取得最大值36.

③在CD边上移动时,当28≤x≤29及41≤x≤42时,y取得最小值0;

x=35时,y取得最大值36.

④在DA边上移动时,当42≤x≤43及55≤x≤56时,y取得最小值0;

x=49时,y取得最大值36.

 0  207058  207066  207072  207076  207082  207084  207088  207094  207096  207102  207108  207112  207114  207118  207124  207126  207132  207136  207138  207142  207144  207148  207150  207152  207153  207154  207156  207157  207158  207160  207162  207166  207168  207172  207174  207178  207184  207186  207192  207196  207198  207202  207208  207214  207216  207222  207226  207228  207234  207238  207244  207252  447090 

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