如图,Rt△PMN中,∠P=90°,PM=PN,MN=8cm,矩形ABCD的长和宽分别为8cm和2cm,C点和M点重合,BC和MN在一条直线上.令Rt△PMN不动,矩形ABCD沿MN所在直线向右以每秒1cm的速度移动(如图2),直到C点与N点重合为止.设移动x秒后,矩形ABCD与△PMN重叠部分的面积为ycm2.求y与x之间的函数关系式.

问题描述:

如图,Rt△PMN中,∠P=90°,PM=PN,MN=8cm,矩形ABCD的长和宽分别为8cm和2cm,C点和M点重合,BC和MN在一条直线上.令Rt△PMN不动,矩形ABCD沿MN所在直线向右以每秒1cm的速度移动(如图2),直到C点与N点重合为止.设移动x秒后,矩形ABCD与△PMN重叠部分的面积为ycm2.求y与x之间的函数关系式.

在Rt△PMN中,
∵PM=PN,∠P=90°
∴∠PMN=∠PNM=45°,
延长AD分别交PM,PN于点G、H.
过G作GF⊥MN于F,过H作HT⊥MN于T.
∵DC=2cm,
∴MF=GF=2cm,TN=HT=2cm.
∵MN=8cm,
∴MT=6cm.
因此,矩形ABCD以每秒1cm的速度由开始向右移动到停止,和Rt△PMN重叠部分的形状可分为下列三种情况:
(1)当C点由M点运动到F点的过程中(0≤x≤2),如图①所示,
设CD与PM交于点E,则重叠部分图形是Rt△MCE,且MC=EC=x.
∴y=

1
2
MC•EC=
1
2
x2(0≤x≤2).

(2)当C点由F点运动到T点的过程中(2<x≤6),如图②所示,重叠部分图形是直角梯形MCDG.
∵MC=x,MF=2,
∴FC=DG=x-2,且DC=2,
∴y=
1
2
(MC+GD)•DC=2x-2(2<x≤6).
(3)当C点由T点运动到N点的过程中(6<x≤8),如图③所示,

设CD与PN交于点Q,则重叠部分图形是五边形MCQHG.
∵MC=x,
∴CN=CQ=8-x,且DC=2,
∴y=
1
2
(MN+GH)•DC-
1
2
CN×CQ
=-
1
2
(8-x)2+12(6<x≤8).
答案解析:在Rt△PMN中解题,要充分运用好垂直关系,作垂直辅助线,延长AD构成一个长方形,更有利解题,因为此题也是点的移动问题,可知矩形ABCD以每秒1cm的速度由开始向右移动到停止,和Rt△PMN重叠部分的形状可分为下列三种情况,(1)C点由M点运动到F点的过程中(0≤x≤2);(2)当C点由F点运动到T点的过程中(2<x≤6);(3)当C点由T点运动到N点的过程中(6<x≤8);把思路理清晰,解题就容易了.
考试点:二次函数综合题.
知识点:此题主要考查直角三角形的性质和垂直关系的应用,直角三角形内部辅助线的作法,以及分类讨论思想的应用.