已知矩形OABC的顶点O(0,0)、A(4,0)、B(4,3).动点P从O出发,以每秒1个单位的速度,沿射线OB方向运动

已知矩形OABC的顶点O(0,0)、A(4,0)、B(4,3).动点P从O出发,以每秒1个单位的速度,沿射线OB方向运动.设运动时间为t秒.
(1)求P点的坐标(用含t的代数式表示);
(2)如图,以P为一顶点的正方形PQMN的边长为2,且边PQ⊥y轴.设正方形PQMN与矩形OABC的公共部分面积为S,当正方形PQMN与矩形OABC无公共部分时,运动停止.
①当t<4时,求S与t之间的函数关系式;
②当t>4时,设直线MQ、MN分别交矩形OABC的边BC、AB于D、E,问:是否存在这样的t,使得△PDE为直角三角形?若存在,请求出所有符合条件的t的值;若不存在,请说明理由.
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feng619724 幼苗

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解题思路:(1)设PN与x轴交于点D,先由矩形的性质得出∠OAB=90°,在Rt△OAB中运用勾股定理求出OB=5,再由PD∥AB,得到△OPD∽△OBA,根据相似三角形对应边成比例得出[OD/OA]=[PD/AB]=[OP/OB],求得OD=[4t/5],PD=[3t/5],即可确定P点的坐标;
(2)①分三种情况进行讨论:(i)当0<t≤[5/2]时,设PQ与y轴交于点E,则S=S矩形ODPE=OD•PD;(ii)当[5/2]<t≤[10/3]时,设PN与x轴交于点D,QM与x轴交于点F,则S=S矩形PQFD=PQ•PD;(iii)当[10/3]<t<4时,S=S正方形PQMN
②分三种情况进行讨论:(i)当4<t≤5时,根据三角形外角的性质得出∠DPE>∠DBE=90°,则△PDE不可能为直角三角形;(ii)当t=5时,∠DPE=∠DBE=90°,此时,△PDE为直角三角形;(iii)当t>5时,由于∠DPE<∠DBE=90°,则当△PDE为直角三角形时,可能∠PDE=90°或者∠PED=90°.若∠PDE=90°,根据两角对应相等的两三角形相似得出△PQD∽△DME,得出PQ:DQ=DM:ME,列出关于t的方程,解方程即可;若∠PED=90°,则△PNE∽△EMD,根据两角对应相等的两三角形相似得出△PQD∽△DME,得出PQ:DQ=DM:ME,列出关于t的方程,解方程即可.

(1)设PN与x轴交于点D,如图1.
∵矩形OABC中,OA=4,AB=3,∠OAB=90°,
∴OB=
OA2+AB2=5.
∵PD∥AB,
∴△OPD∽△OBA,
∴[OD/OA]=[PD/AB]=[OP/OB],[OD/4]=[PD/3]=[t/5],
∴OD=[4t/5],PD=[3t/5],


∴P点的坐标为([4t/5],[3t/5]);

(2)①分三种情况:
(i)当0<t≤[5/2]时,如图1,设PQ与y轴交于点E,则S=S矩形ODPE
由(1)知OD=[4t/5],PD=[3t/5],
∴S=OD•PD=[4t/5]•[3t/5]=[12/25]t2
(ii)当[5/2]<t≤[10/3]时,如图2,设PN与x轴交于点D,QM与x轴交于点F,则S=S矩形PQFD


∵PQ=2,PD=[3t/5],
∴S=PQ•PD=2•[3t/5]=[6/5]t;
(iii)当[10/3]<t<4时,如图3,S=S正方形PQMN=2×2=4;
综上所述,当t<4时,求S与t之间的函数关系式为S=

点评:
本题考点: 相似形综合题.

考点点评: 本题是关于动点问题的相似形综合题,其中涉及到矩形的性质,勾股定理,相似三角形的判定与性质,图形的面积等知识,综合性较强,难度较大.在解决动点问题时,采用数形结合及分类讨论的数学思想,能使问题形象直观,从而有助于解题.

1年前

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