Question

【題目】如圖，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，已知點(diǎn)A（4，0），點(diǎn)B（0，3），點(diǎn)P從點(diǎn)B出發(fā)沿BA方向向點(diǎn)A勻速運(yùn)動(dòng)，速度為每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度，點(diǎn)Q從點(diǎn)A出發(fā)沿AO方向向點(diǎn)O勻速運(yùn)動(dòng)，速度為每秒2個(gè)單位長(zhǎng)度，連接PQ．若設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t秒（0＜t＜2）．

（1）求直線AB的解析式；

（2）設(shè)△AQP的面積為y，求y與t之間的函數(shù)關(guān)系式；

（3）是否存在某一時(shí)刻t，使線段PQ恰好把△AOB的周長(zhǎng)和面積同時(shí)平分？若存在，請(qǐng)求出此時(shí)t的值；若不存在，請(qǐng)說明理由；

（4）連接PO，并把△PQO沿QO翻折，得到四邊形PQP′O，那么是否存在某一時(shí)刻t，使四邊形PQP′O為菱形？若存在，請(qǐng)求出此時(shí)點(diǎn)Q的坐標(biāo)和菱形的邊長(zhǎng)；若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

【答案】（1）y＝﹣x+3；（2）y＝﹣t2+3t；（3）不存在某一時(shí)刻t，使線段PQ恰好把△AOB的周長(zhǎng)和面積同時(shí)平分，理由見解析；（4）存在某一時(shí)刻t，使四邊形PQP'O為菱形，點(diǎn)Q的坐標(biāo)是(),菱形PQP′O的邊長(zhǎng)為．

【解析】

（1）已知了A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)，可用待定系數(shù)法求出直線AB的解析式．
（2）三角形APQ中，底邊AQ的長(zhǎng)易知，關(guān)鍵是求P點(diǎn)縱坐標(biāo)的值；過P作PM⊥OA于M，通過構(gòu)建的相似三角形得出的成比例線段，可求出PM的長(zhǎng)．進(jìn)而可根據(jù)三角形的面積公式求出y，t的函數(shù)關(guān)系式．
（3）可用分析法求解．先假設(shè)存在這樣的t值，由于此時(shí)PQ將三角形ABO的周長(zhǎng)平分，因此BP+BO+OQ=AP+AQ，據(jù)此可求出t的值，然后將t的值，代入（2）的函數(shù)關(guān)系式中，看此時(shí)三角形APQ的面積是否等于三角形AOB的面積的一半即可．
（4）如果四邊形OPQP′是菱形，那么需要滿足的條件是OP=PQ，那么PM垂直平分OQ，此時(shí)QM=OQ，可借助OA的長(zhǎng)來求t的值．過P作PN⊥OB于N，那么三角形BNP和三角形BOA相似，可求得PN的表達(dá)式，也就求出了QM，MO的表達(dá)式，可根據(jù)OA=OM+QM+AQ來求出此時(shí)t的值．進(jìn)而可求出菱形的邊長(zhǎng)．

（1）設(shè)直線AB的解析式為y＝kx+b，

∴

解得，

∴直線AB的解析式是．

（2）在Rt△AOB中，AB＝＝5，

依題意，得BP＝t，AP＝5﹣t，AQ＝2t，

過點(diǎn)P作PM⊥AO于M，

∵△APM∽△ABO，

∴，

∴，

∴PM＝3﹣t，

∴y＝AQPM＝2t（3﹣t）＝﹣t2+3t．

（3）不存在某一時(shí)刻，使線段PQ恰好把△AOB的周長(zhǎng)和面積同時(shí)平分，

若PQ把△AOB周長(zhǎng)平分，則AP+AQ＝BP+BO+OQ，

∴（5﹣t）+2t＝t+3+（4﹣2t），

解得t＝1．

若PQ把△AOB面積平分，則S△APQ＝S△AOB，

∴﹣t2+3t＝3，

∵t＝1代入上面方程不成立，

∴不存在某一時(shí)刻t，使線段PQ把△AOB的周長(zhǎng)和面積同時(shí)平分．

（4）存在某一時(shí)刻t，使四邊形PQP'O為菱形，

過點(diǎn)P作PN⊥BO于N，

若四邊形PQP′O是菱形，則有PQ＝PO，

∵PM⊥AO于M，

∴QM＝OM，

∵PN⊥BO于N，可得△PBN∽△ABO，

∴，

∴，

∴PN＝t，

∴QM＝OM＝t，

∴t+t+2t＝4，

∴t＝，

∴當(dāng)t＝時(shí)，四邊形PQP′O是菱形，

∴OQ＝4﹣2t＝，

∴點(diǎn)Q的坐標(biāo)是（，0）．

∵PM＝3﹣t＝，OM＝t＝，

在Rt△PMO中，PO＝＝＝，

∴菱形PQP′O的邊長(zhǎng)為．