如图1,矩形ABCD中,AB=6,BC=23,点O是AB的中点,点P在AB的延长线上,且BP=3.一动点E从O点出发,以每秒1个单位长度的速度沿OA匀速运动,到达A点后,立即以原速度沿AO返回;另一动点F从P点出发,以每秒1个单位长度的速度沿射线PA匀速运动,点E、F同时出发,当两点相遇时停止运动,在点E、F的运动过程中,以EF为边作等边△EFG,使△EFG和矩形ABCD在射线PA的同侧.设运动的时间为t秒(t≥0).
(1)当等边△EFG的边FG恰好经过点C时,求运动时间t的值; (2)在整个运动过程中,设等边△EFG和矩形ABCD积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式和相应的自范围;
(3)设EG与矩形ABCD的对角线AC的交点为H,是否存在这样的t,使△AOH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. 图1
重叠部分的面变量t的取值
动感体验
请打开几何画板文件名“11重庆26”,拖动点A由P向A运动,可以体验到,重叠部分的形状依次为直角梯形、五边形、等腰梯形和等边三角形,S随t变化的图象分为四段;观察△AOH的形状,可以体验到,△AOH有5个时刻成为等腰三角形.
请打开超级画板文件名“11重庆26”,拖动点t,当t=1时,FG恰好经过点C。重叠部分的形状依次为直角梯形、五边形、等腰梯形和等边三角形,这说明S随t变化的图象需要分四段进行分析;观察△AOH的形状,可以体验到,△AOH有5个时刻成为等腰三角形
思路点拨
1.运动全程6秒钟,每秒钟选择一个点F画对应的等边三角形EFG,思路和思想以及分类的标准尽在图形中. 2.用t表示OE、AE、EF、AH的长,都和点E折返前后相关,分两种情况.
3.探求等腰三角形AOH,先按顶点分三种情况,再按点E折返前后分两种情况. 4.本题运算量很大,多用到1∶2∶3,注意对应关系不要错乱.
满分解答
(1)在Rt△ABC中,tan?BAC?BC233??, AB63所以∠BAC=30°.
如图2,当等边△EFG的边FG恰好经过点C时, 在Rt△BCF中,∠BFC=60°,BC=23, 所
以
BF=2.因此PF=3-2=1,运动时间t=
1. 图2
(2)①如图3,当0≤t<1时,重叠部分为直角梯形BCNE,S?23t?43. ②如图4,当1≤t<3时,重叠部分为五边形BQMNE,S??3t?43t?33. ③如图5,当3≤t<4时,重叠部分为梯形FMNE,S??43t?203. ④如图6,当4≤t<6时,重叠部分为等边三角形EFG,S?23(t?6)2.
图3 图4 图5
(3)等腰△AOH分三种情况:①AO=AH,②OA=OH,③HA=HO. 在△AOH中,∠A=30°为定值,AO=3为定值,AH是变化的.
△AEH的形状保持不变,AH=3AE.当E由O向A运动时,AE=3-t;当E经A折返后,AE=t-3.
图6 图7 图8
①当AO=AH时,解3(3?t)?3,得t?3?3(如图7); 解3(t?3)?3,得t?3?3(如图8).
②当OA=OH时,∠AOH=120°,点O与点E重合,t=0(如图9)③当HA=HO时,H在AE的垂直平分线上,AO=3AH=3AE.
解3(3?t)?3,得t=2(如图10);解3(t?3)?3,得t=4(如图11).
图9 图10 图11
考点伸展
图3,图4中,点E向A运动,EF=6;图5,图6中,点E折返,EF=12-2t.
中考数学二次函数动点问题-由面积产生的函数关系问题
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