Question

如圖，以等邊△OAB的邊OB所在直線為x軸，點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，使點(diǎn)A在第一象限建立平面直角坐標(biāo)系，其中△OAB邊長為6個(gè)單位，點(diǎn)P從O點(diǎn)出發(fā)沿折線OAB向B點(diǎn)以3單位/秒的速度向B點(diǎn)運(yùn)動，點(diǎn)Q從O點(diǎn)出發(fā)以2單位/秒的速度沿折線OBA向A點(diǎn)運(yùn)動，兩點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，運(yùn)動時(shí)間為t（單位：秒），當(dāng)兩點(diǎn)相遇時(shí)運(yùn)動停止．

（1）點(diǎn)A坐標(biāo)為______，P、Q兩點(diǎn)相遇時(shí)交點(diǎn)的坐標(biāo)為______；
（2）當(dāng)t=2時(shí)，S_△OPQ=______；當(dāng)t=3時(shí)，S_△OPQ=______；
（3）設(shè)△OPQ的面積為S，試求S關(guān)于t的函數(shù)關(guān)系式；
（4）當(dāng)△OPQ的面積最大時(shí)，試求在y軸上能否找一點(diǎn)M，使得以M、P、Q為頂點(diǎn)的三角形是Rt△？若能找到請求出M點(diǎn)的坐標(biāo)，若不能找到請簡單說明理由．

Answer 1

解：（1）過A作AC⊥x軸于C，在Rt△OAC中，OA=6，∠AOC=60°，則OC=3，AC=3，
由此可得A（3，3）；
當(dāng)P、Q相遇時(shí)，3t+2t=18，即t=；
此時(shí)P、Q都在線段AB上，且QB=2×-6=，同上可求得此交點(diǎn)坐標(biāo)為（，）；
故：A點(diǎn)坐標(biāo)為、交點(diǎn)坐標(biāo)為．

（2）當(dāng)t=2時(shí)，P、A重合，S_△OPQ=×4×3=6；
當(dāng)t=3時(shí)，Q、B重合，此時(shí)PB=12-3×3=3，△OPQ的高為：PB•sin60°=，
∴S_△OPQ=×6×=；
故當(dāng)t=2時(shí)，S_△OPQ=；當(dāng)t=3時(shí)，S_△OPQ=．

（3）①當(dāng)0≤t≤2時(shí)，P在線段OA上，Q在線段OB上；
S=OQ•OPsin60°=×3t×2t×=；
②當(dāng)2＜t≤3時(shí)，P在線段AB上，Q在線段OB上；
設(shè)OQ邊上的高為h，=，解得h=6-t，
S=OQ•h=×2t×（6-t）=-t²+6t；
③當(dāng)3＜t≤時(shí)，P、Q都在線段AB上，
PQ=6-（3t-6）-（2t-6）=18-5t，
S=×3×（18-5t）=-t+27；
故：S=．

（4）對（3）中的分段函數(shù)進(jìn)行計(jì)算后得知當(dāng)t=2，S有最大值，
此時(shí)P與A重合，OP=6，OQ=4，過P作PC⊥OB于C點(diǎn)，計(jì)算得OC=3，AC=，CQ=1，PQ=
①如圖①，過P作PM⊥PQ交y軸于M點(diǎn)，過M作MN⊥AC于N，則MN=OC=3，易得Rt△PMN∽△QPC，
有即，得PN=，MO=NC=故M點(diǎn)坐標(biāo)為．
②如圖②，過Q作MQ⊥PQ交y軸于M點(diǎn)，通過△MOQ∽△QCP，求得M坐標(biāo)為．
③如圖③，以PQ為直徑作⊙D，則⊙D半徑r為，再過P作PE⊥y軸于E點(diǎn)，過D作DF⊥y軸于F點(diǎn)，
由梯形中位線求得DF=，顯然r＜DF，故⊙D與y無交點(diǎn)，那么此時(shí)在y軸上無M點(diǎn)使得△MPQ為直角三角形．
綜上所述，滿足要求的M點(diǎn)或．
分析：（1）過A作AC⊥x軸于C，通過解直角三角形，易求得A點(diǎn)坐標(biāo)；當(dāng)P、Q相交時(shí)，兩點(diǎn)的運(yùn)動的距離總和為△OAB的周長，然后過交點(diǎn)作x軸的垂線，同上可求得此交點(diǎn)的坐標(biāo)．
（2）當(dāng)t=2時(shí)，P、A重合，Q在線段OB上，以O(shè)B為底、A點(diǎn)縱坐標(biāo)為高可求得△OPQ的面積；
當(dāng)t=3時(shí)，Q、B重合時(shí)，P在線段AB上，易得BP的長，BP•sin60°即為△OPQ的高，底邊OB的長為△OAB的邊長，由此可得到△OPQ的面積．
（3）此題應(yīng)分三種情況討論：
①當(dāng)0≤t≤2時(shí)，點(diǎn)P在線段OA上，點(diǎn)Q在線段OB上，易求得OQ、OP的長，以O(shè)Q為底，OP•sin60°為高即可得到S、t的函數(shù)關(guān)系式；
②當(dāng)2＜t≤3時(shí)，點(diǎn)P在線段AB上，點(diǎn)Q在線段OB上，解法同①；
③3＜t≤時(shí)，點(diǎn)P、Q都在線段AB上，可由△OPB、△OQB的面積差得到△OPQ的面積，從而求得S、t的函數(shù)關(guān)系式．
（4）講過計(jì)算可知當(dāng)S最大時(shí)，P、A重合；然后分三種情況討論：
①以P為直角頂點(diǎn)，即PM⊥PQ，可過P作PC⊥x軸于C，過M作PC的垂線，通過Rt△PMN∽△QPC，求得PN、OM的長，進(jìn)而可得到M點(diǎn)的坐標(biāo)；
②以Q為直角頂點(diǎn)，解法同①；
③取PQ的中點(diǎn)D，以D為圓心，PQ為直徑作圓，過P、D作y軸的垂線，設(shè)垂足為E、F；易求得PE、OQ的長，根據(jù)梯形中位線定理即可求得DF的長，然后同⊙D的半徑進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)⊙D的半徑要小于DF的長，即⊙D與y軸相離，故此種情況不成立．
點(diǎn)評：此題考查了等邊三角形的性質(zhì)、相似三角形的判定和性質(zhì)、圖形面積的求法以及二次函數(shù)最值的應(yīng)用、直角三角形的判定等知識，同時(shí)還涉及到分類討論的數(shù)學(xué)思想，難度較大．