如图1,在Rt△AOB中,∠AOB=90°,AO=4√3,∠ABO=30°,动点P在线段AB上从点A向终点B以每秒√3个

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  • 如图1,在Rt△AOB中,∠AOB=90°,AO= ,∠ABO=30°.动点P在线段AB上从点A向终点B以每秒 个单位的速度运动,设运动时间为t秒.在直线OB 上取两点M、N作等边△PMN.

    (1)求当等边△PMN的顶点M运动到与点O重合时t的值.

    (2)求等边△PMN的边长(用t的代数式表示);

    (3)如果取OB的中点D,以OD为边在Rt△AOB 内部作如图2所示的矩形ODCE,点C在线段AB上.设等边△PMN和矩形ODCE重叠部分的面积为S,请求出当0≤t≤2秒时S与t的函数关系式,并求出S的最大值.

    (4)在(3)中,设PN与EC的交点为R,是否存在点R,使△ODR是等腰三角形?若存在,求出对应的t的值;若不存在,请说明理由.

    考点:二次函数综合题;三角形的面积;等边三角形的性质;含30度角的直角三角形;相似三角形的判定与性质.

    专题:几何综合题;分类讨论.

    分析:(1)利用直角三角形中30°所对的边是斜边的一半即可求出AP,进而求出t的值;

    (2)利用△BPH∽△BAO,得出PH的长,再利用解直角三角形求出PN的长;

    (3)根据当0≤t≤1时以及当t=1时和当t=2时,分别求出S的值;

    (4)根据当D为顶点,OD=OR1=6时,当R2为顶点,OR2=DR2时,③当O为等腰△的顶点时,分别得出即可.

    (1)∵△PMN是等边三角形,

    ∴∠P1M1N1=60°;

    ∵在Rt△AOB中,

    ∠AOB=90°,∠ABO=30°,

    ∴∠AP10=90°,

    在Rt△AP1O中,AP1= AO=2 ,

    ∴t= ,即t=2;

    (2)∵△BPH∽△BAO,

    ∴ ,

    ∴PH= ,

    ∵cos30°= ,

    ∴PN= = =8﹣t,

    (3)当0≤t≤1时,S1=S四边形EONF,

    作GH⊥OB于H,如图3,

    ∵∠GNH=60°,GH=2 ,

    ∴HN=2,∵PN=NB=8﹣t,

    ∴ON=OB﹣NB,

    ∴ON=12﹣(8﹣t)=4+t,

    ∴OH=4+t﹣2=2+t,

    S1= (2+t+4+t)×2

    =2 t+6 ,

    ∵2 >0,

    ∴S随t增大而增大,

    当t=1时,S最大=8 ,

    当1<t<2时,如图4,S2=S五边形IFONG,

    作GH⊥OB于H,

    ∵AP2= t

    ∴AF=2 t,

    ∴OF=4 ﹣2 t,

    ∴EF=2 ﹣(4 ﹣2 t)

    =2 t﹣2 ,

    ∴EI=2t﹣2,

    ∴S2=S梯形EONG﹣S△EFI

    =2 t+6 ﹣ (2t﹣2)×(2 t﹣2 )

    =﹣2 t2+6 t+4 ,

    ∵﹣2 <0,

    ∴当t=﹣ = 时

    S2最大= ,

    当t=2时,如图5,

    MP=MN=6,

    N与D重合,

    S3=S梯形IMNG,

    = ×36﹣ ×4,

    =8 ,

    ∴ ,

    S最大= ,

    (4)∵△ODH是等腰三角形,

    ①当O为顶点,OD=OR1=6时,

    OR1=6﹣2 >2(不合题意舍去),

    当D为顶点时,R1不存在,

    此时R1不存在,使△ODR是等腰三角形,

    ②当R2为顶点,OR2=DR2时,

    ER2=P2R2=3,CP2=3 ,

    ∴AP2=4 ﹣3 = ,

    t2= =1,

    ③当O为等腰△的顶点时,

    CR3=6﹣2 ,

    CP3= × ×2=6 ﹣6 ,

    AP3=4 ﹣(6 ﹣6 ),

    =6 ﹣2 ,

    ∴t3= =2 ﹣2>2(不合题意舍去).

    综上所述:t=1时,△ODR是等腰三角形.

    点评:此题主要考查了二次函数的综合应用以及相似三角形的性质等知识,(3)(4)小题中,都用到了分类讨论的数学思想,难点在于考虑问题要全面,做到不重不漏.