如图,在平面直角坐标系中,四边形OABC为矩形,点A、B的坐标分别为(4,0)、(4,3),动点M、N分别从点O、B同时出发,以每秒1个单位的速度运动,其中点M沿OA向终点A运动,点N沿BC向终点C运动,过点N作NP⊥BC,交AC于点P,连接MP,当两动点运动了t秒时.(1)P点的坐标为______(用含t的代数式表示);(2)记△MPA的面积为S,求S与t的函数关系式(0<t<4);(3)当t=______秒时,S有最大值,最大值是______;(4)若点Q在y轴上,当S有最大值且△QAN为等腰三角形时,求直线AQ的解析式.

问题描述:

如图,在平面直角坐标系中,四边形OABC为矩形,点A、B的坐标分别为(4,0)、(4,3),动点M、N分别从点O、B同时出发,以每秒1个单位的速度运动,其中点M沿OA向终点A运动,点N沿BC向终点C运动,过点N作NP⊥BC,交AC于点P,连接MP,当两动点运动了t秒时.
(1)P点的坐标为______(用含t的代数式表示);
(2)记△MPA的面积为S,求S与t的函数关系式(0<t<4);
(3)当t=______秒时,S有最大值,最大值是______;
(4)若点Q在y轴上,当S有最大值且△QAN为等腰三角形时,求直线AQ的解析式.

(1)(4-t,

3t
4
);
(2)S=-
3
8
t2+
3
2
t(0<t<4);
(3)由(2)知:S=-
3
8
t2+
3
2
t=-
3
8
(t-2)2+
3
2

因此当t=2时,Smax=
3
2

(4)由(3)知,当S有最大值时,t=2,此时N在BC的中点处,如图,
设Q(0,y),
∵△AOQ是直角三角形,
∴AQ2=16+y2,QN2=4+(3-y)2,AN2=13,
∵△QAN为等腰三角形,
①若AQ=AN,此时方程无解,
②若AQ=QN,解得y=
1
2

③若QN=AN,解得y1=0,y2=6,
∴Q1(0,
1
2
),Q2(0,0),Q3(0,6),
当Q为(0,
1
2
),直线AQ的解析式为y=
x
8
1
2

当Q为(0,0)时,A(4,0)、Q(0,0)均在x轴上,
直线AQ的解析式为y=0(或直线为x轴),
当Q为(0,6)时,Q、N、A在同一直线上,△ANQ不存在,舍去,
故直线AQ的解析式为y=
x
8
1
2
或y=0.
答案解析:(1)可在直角三角形CPN中,根据CP的长和∠BPA的三角函数值求出CN、PN的长,即可表示出P点的坐标;
(2)三角形MPA中,MA的长易得出,MA上的高就是P点的纵坐标,由此可得出S,t的函数关系式;
(3)根据(2)的函数关系可得出S的最大值,及对应的t的值;
(4)本题要分三种情况进行讨论:①QN=NA;②AQ=AN;③QN=AQ;可设Q点的坐标,然后表示出NQ、NA、QA的长,根据上述三种情况中不同的等量关系可求出不同的Q点坐标,然后用待定系数法即可求出直线AQ的解析式.
考试点:二次函数综合题.
知识点:本题考查了矩形的性质、等腰三角形的判定、图形面积的求法及二次函数的应用等知识.要注意(4)题在不确定等腰三角形的腰和底的情况下,要分类讨论,不要漏解.