24.(12分)如图,直线$y=-\sqrt{3}x+4$与$x$轴交于点$A$,与直线$y=\sqrt{3}x$交于点$P$.
(1)求点$P$的坐标;
(2)点$Q$从原点$O$出发,以每秒1个单位长度的速度在线段$OA$上向点$A$运动,连接$PQ$,设运动时间为$t$秒,$△ APQ$的面积为$s$,求$s$关于$t$的函数关系式,并写出$t$的取值范围;
(3)点$M$在$y$轴上,点$N$在坐标平面内,若以$O$,$M$,$N$,$P$为顶点的四边形是菱形,请直接写出点$N$的坐标.

(1)求点$P$的坐标;
(2)点$Q$从原点$O$出发,以每秒1个单位长度的速度在线段$OA$上向点$A$运动,连接$PQ$,设运动时间为$t$秒,$△ APQ$的面积为$s$,求$s$关于$t$的函数关系式,并写出$t$的取值范围;
(3)点$M$在$y$轴上,点$N$在坐标平面内,若以$O$,$M$,$N$,$P$为顶点的四边形是菱形,请直接写出点$N$的坐标.
答案
(1) 点P的坐标为$\boldsymbol{(\frac{2\sqrt{3}}{3},2)}$
(2) S关于t的函数关系式为$\boldsymbol{S=\frac{4\sqrt{3}}{3}-t}$,t的取值范围为$\boldsymbol{0≤ t < \frac{4\sqrt{3}}{3}}$
(3) 点N的坐标为$\boldsymbol{(\frac{2\sqrt{3}}{3},\frac{2}{3})}$、$\boldsymbol{(-\frac{2\sqrt{3}}{3},2)}$、$\boldsymbol{(\frac{2\sqrt{3}}{3},2+\frac{4\sqrt{3}}{3})}$、$\boldsymbol{(\frac{2\sqrt{3}}{3},2-\frac{4\sqrt{3}}{3})}$
(2) S关于t的函数关系式为$\boldsymbol{S=\frac{4\sqrt{3}}{3}-t}$,t的取值范围为$\boldsymbol{0≤ t < \frac{4\sqrt{3}}{3}}$
(3) 点N的坐标为$\boldsymbol{(\frac{2\sqrt{3}}{3},\frac{2}{3})}$、$\boldsymbol{(-\frac{2\sqrt{3}}{3},2)}$、$\boldsymbol{(\frac{2\sqrt{3}}{3},2+\frac{4\sqrt{3}}{3})}$、$\boldsymbol{(\frac{2\sqrt{3}}{3},2-\frac{4\sqrt{3}}{3})}$
解析
(1) 联立两条直线的解析式,解二元一次方程组求解点P坐标:
联立$\begin{cases}y=-\sqrt{3}x+4 \\ y=\sqrt{3}x\end{cases}$,将$y=\sqrt{3}x$代入$y=-\sqrt{3}x+4$得:
$\sqrt{3}x=-\sqrt{3}x+4$,整理得$2\sqrt{3}x=4$,解得$x=\frac{2\sqrt{3}}{3}$,代入$y=\sqrt{3}x$得$y=2$。
(2) 先求点A坐标:令$y=0$代入$y=-\sqrt{3}x+4$,得$0=-\sqrt{3}x+4$,解得$x=\frac{4\sqrt{3}}{3}$,即$A(\frac{4\sqrt{3}}{3},0)$。
由题意,点Q运动t秒后$OQ=t$,因此$AQ=OA-OQ=\frac{4\sqrt{3}}{3}-t$。
$△ APQ$的底为AQ,高为点P的纵坐标2,代入三角形面积公式计算即可得到S关于t的函数关系式,结合Q的运动范围得到t的取值范围。
(3) 分情况讨论菱形的构成:分别以OP为边、OP为对角线,结合M在y轴的条件,利用菱形邻边相等、对角线中点重合的性质,计算所有符合条件的点N坐标。
联立$\begin{cases}y=-\sqrt{3}x+4 \\ y=\sqrt{3}x\end{cases}$,将$y=\sqrt{3}x$代入$y=-\sqrt{3}x+4$得:
$\sqrt{3}x=-\sqrt{3}x+4$,整理得$2\sqrt{3}x=4$,解得$x=\frac{2\sqrt{3}}{3}$,代入$y=\sqrt{3}x$得$y=2$。
(2) 先求点A坐标:令$y=0$代入$y=-\sqrt{3}x+4$,得$0=-\sqrt{3}x+4$,解得$x=\frac{4\sqrt{3}}{3}$,即$A(\frac{4\sqrt{3}}{3},0)$。
由题意,点Q运动t秒后$OQ=t$,因此$AQ=OA-OQ=\frac{4\sqrt{3}}{3}-t$。
$△ APQ$的底为AQ,高为点P的纵坐标2,代入三角形面积公式计算即可得到S关于t的函数关系式,结合Q的运动范围得到t的取值范围。
(3) 分情况讨论菱形的构成:分别以OP为边、OP为对角线,结合M在y轴的条件,利用菱形邻边相等、对角线中点重合的性质,计算所有符合条件的点N坐标。
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