8. 如图,在平面直角坐标系中,$ OA = 12 \mathrm{cm} $,$ OB = 6 \mathrm{cm} $。点 $ P $ 从点 $ O $ 开始沿 $ OA $ 向点 $ A $ 移动,点 $ Q $ 从点 $ B $ 开始沿 $ BO $ 向点 $ O $ 移动,点 $ P $、$ Q $ 的移动速度都是 $ 1 \mathrm{cm/s} $。如果点 $ P $、$ Q $ 同时出发,用 $ t(\mathrm{s}) $ 表示移动的时间 $ (0 ≤ t ≤ 6) $,那么:
(1) 设 $ △ POQ $ 的面积为 $ y $,写出 $ y $ 与 $ t $ 之间的函数表达式。
(2) $ △ POQ $ 的最大面积是多少?
(3) 当 $ △ POQ $ 的面积最大时,将 $ △ POQ $ 沿直线 $ PQ $ 翻折后得到 $ △ PCQ $,试判断点 $ C $ 是否落在直线 $ AB $ 上,并说明理由。

(1) 设 $ △ POQ $ 的面积为 $ y $,写出 $ y $ 与 $ t $ 之间的函数表达式。
(2) $ △ POQ $ 的最大面积是多少?
(3) 当 $ △ POQ $ 的面积最大时,将 $ △ POQ $ 沿直线 $ PQ $ 翻折后得到 $ △ PCQ $,试判断点 $ C $ 是否落在直线 $ AB $ 上,并说明理由。
答案
解:(1)OQ=OB-BQ=6-t,OP=t
∴$y=\frac 12(6-t)t=-\frac 12t^2+3t$
$(2)y=-\frac 12(t-3)^2+\frac 92$
∴当t=3时,y取得最大值$\frac 92$,即△POQ 的最大面积是$\frac 92$
(3)按图中直角坐标系,1个单位长度为$1\ \mathrm {cm}$
则B(0,6)、A(12,0)
当△POQ 的面积最大时,t=3,即OP=BQ=3
∴Q(0,3)、P(3,0)
∴△POQ 为等腰直角三角形,翻折后点C坐标为(3,3)
由B(0,6)、A(12,0)得直线AB的函数表达式为$y=-\frac 12x+6$
将点C(3,3)代入函数,等式不成立
∴点C不在直线AB上
∴$y=\frac 12(6-t)t=-\frac 12t^2+3t$
$(2)y=-\frac 12(t-3)^2+\frac 92$
∴当t=3时,y取得最大值$\frac 92$,即△POQ 的最大面积是$\frac 92$
(3)按图中直角坐标系,1个单位长度为$1\ \mathrm {cm}$
则B(0,6)、A(12,0)
当△POQ 的面积最大时,t=3,即OP=BQ=3
∴Q(0,3)、P(3,0)
∴△POQ 为等腰直角三角形,翻折后点C坐标为(3,3)
由B(0,6)、A(12,0)得直线AB的函数表达式为$y=-\frac 12x+6$
将点C(3,3)代入函数,等式不成立
∴点C不在直线AB上
解析
【解析】
(1) 由题意,点P、Q移动速度为1cm/s,移动时间为$t(\mathrm{s})$,则$OP=t$,$BQ=t$。
因为$OB=6\mathrm{cm}$,所以$OQ=OB-BQ=6-t$。
根据三角形面积公式,$△ POQ$的面积$y=\frac{1}{2}× OP× OQ$,代入得:
$y=\frac{1}{2}t(6-t)=-\frac{1}{2}t^2+3t(0≤ t≤6)$。
(2) 对函数表达式配方:
$y=-\frac{1}{2}t^2+3t=-\frac{1}{2}(t-3)^2+\frac{9}{2}$。
由于二次项系数$-\frac{1}{2}<0$,当$t=3$时,$y$取得最大值$\frac{9}{2}$,即$△ POQ$的最大面积为$\frac{9}{2}\mathrm{cm}^2$。
(3) 当$△ POQ$面积最大时,$t=3$,此时$OP=3\mathrm{cm}$,$OQ=3\mathrm{cm}$,即$Q(0,3)$,$P(3,0)$,$△ POQ$为等腰直角三角形。
翻折后点$C$的坐标为$(3,3)$。
已知$A(12,0)$,$B(0,6)$,设直线$AB$的解析式为$y=kx+b$,代入得:
$\begin{cases}12k+b=0\\b=6\end{cases}$,解得$\begin{cases}k=-\frac{1}{2}\\b=6\end{cases}$,即直线$AB$的解析式为$y=-\frac{1}{2}x+6$。
将$C(3,3)$代入解析式,左边为$3$,右边为$-\frac{1}{2}×3+6=\frac{9}{2}$,$3≠\frac{9}{2}$,等式不成立,故点$C$不在直线$AB$上。
【答案】
(1) $y=-\frac{1}{2}t^2+3t(0≤ t≤6)$
(2) $\frac{9}{2}\mathrm{cm}^2$
(3) 点$C$不在直线$AB$上,理由见解析。
【知识点】
二次函数的最值,三角形面积公式,一次函数解析式求解
【点评】
本题是平面直角坐标系中的动点综合题,融合了二次函数、一次函数与三角形的相关知识,考查了函数表达式推导、二次函数最值应用及图形翻折性质,需灵活运用代数与几何知识解决问题。
(1) 由题意,点P、Q移动速度为1cm/s,移动时间为$t(\mathrm{s})$,则$OP=t$,$BQ=t$。
因为$OB=6\mathrm{cm}$,所以$OQ=OB-BQ=6-t$。
根据三角形面积公式,$△ POQ$的面积$y=\frac{1}{2}× OP× OQ$,代入得:
$y=\frac{1}{2}t(6-t)=-\frac{1}{2}t^2+3t(0≤ t≤6)$。
(2) 对函数表达式配方:
$y=-\frac{1}{2}t^2+3t=-\frac{1}{2}(t-3)^2+\frac{9}{2}$。
由于二次项系数$-\frac{1}{2}<0$,当$t=3$时,$y$取得最大值$\frac{9}{2}$,即$△ POQ$的最大面积为$\frac{9}{2}\mathrm{cm}^2$。
(3) 当$△ POQ$面积最大时,$t=3$,此时$OP=3\mathrm{cm}$,$OQ=3\mathrm{cm}$,即$Q(0,3)$,$P(3,0)$,$△ POQ$为等腰直角三角形。
翻折后点$C$的坐标为$(3,3)$。
已知$A(12,0)$,$B(0,6)$,设直线$AB$的解析式为$y=kx+b$,代入得:
$\begin{cases}12k+b=0\\b=6\end{cases}$,解得$\begin{cases}k=-\frac{1}{2}\\b=6\end{cases}$,即直线$AB$的解析式为$y=-\frac{1}{2}x+6$。
将$C(3,3)$代入解析式,左边为$3$,右边为$-\frac{1}{2}×3+6=\frac{9}{2}$,$3≠\frac{9}{2}$,等式不成立,故点$C$不在直线$AB$上。
【答案】
(1) $y=-\frac{1}{2}t^2+3t(0≤ t≤6)$
(2) $\frac{9}{2}\mathrm{cm}^2$
(3) 点$C$不在直线$AB$上,理由见解析。
【知识点】
二次函数的最值,三角形面积公式,一次函数解析式求解
【点评】
本题是平面直角坐标系中的动点综合题,融合了二次函数、一次函数与三角形的相关知识,考查了函数表达式推导、二次函数最值应用及图形翻折性质,需灵活运用代数与几何知识解决问题。
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