题目:
如图,在直角坐标系中,Rt△OAB的直角顶点A在x轴上,OA=4,AB=3。动点M从点A出发,以每秒1个单位长度的速度,沿AO向终点O移动;同时,动点N从点O出发,以每条1.25个单位长度的速度,沿OB向终点B移动。当两个动点运动了x秒(0<x<4)时,解答下列问题:
1、求点N的坐标(用含x的代数式表达);
2、设△OMN的面积为S,求S与x之间的函数表达式;当x为何值时,S有最大值?最大值是多少?
3、在两个动点运动过程中,是否存在某个时刻,使得△OMN是直角三角形?若存在,求x的值;若不存在,说明理由。
分析:跟着问题找条件
1、N的坐标值可以由哪些线段表示?
N的坐标就是N到坐标轴的长度,作NH垂直于OA,H为垂足。则NH即为N的纵坐标,OH即为N的横坐标。
OH、NH长度多少?注意到△ONH∽△OBA,所以ON:OH:NH=OB:OA:AB=5:4:3。而ON=1.25x,从而可得N的坐标(x,0.75x)。
2、△OMN的面积由哪个底与高计算?
一共只有3种情况:
选ON作底边:高是多少?
选MN作底边:MN=?高是多少?
选OM作底边:OM=OA-x=4-x,高是NH=0.75x。
所以,我们自然选择OM作底边,得到S=-0.375x^2+1.5x。这是一个二次函数,在x=2时取得最大值1.5。
验证x是否在取值范围内!
x的取值范围:0<x<4,所以x=2时,S取最大值1.5,符合题意。
3、若△OMN是Rt△,哪个角是直角?
我们假设△OMN是Rt△,求出此时x的值,看是否符合题意。但,哪个内角是直角?显然,∠MON不是直角,所以只存在两种情况:
∠ONM=90度
∠OMN=90度
我们依次探讨。
当∠ONM=90度,x=?由Rt△ONM的边长求解。
由于∠MON是Rt△OMN和Rt△OBA的公共角,所以
Rt△OMN∽Rt△OBA,可得
ON:OA=OM:OB。
ON=1.25x,OM=4-x,代入可得x=64/41。
什么情况下Rt△ONM不符合题意?3种情况,符合其一就是不符合题意:
不满足0<x<4;
动点N已越出线段OB;
动点M已越出线段AO。
经过验证,x=64/41时得到的Rt△OMN符合题意。事实上,不难证明:只要0<x<4,则N和M必然属于线段OB和AO。
当∠OMN=90度。与上述类似,可得x=2时,Rt△OMN符合题意。
解题:
1、作NH垂直与OA,H为垂足。由于N在第一象限,所以OH、NH的长度即为N的横坐标、纵坐标。由于∠OHN=∠OAB,所以△ONH∽△OBA,从而ON:OH:NH=OB:OA:AB。
根据勾股定理,可得OB=5。于是ON:OH:NH=5:4:3。而ON=1.25x,所以OH=x,NH=0.75x,即N坐标(x,0.75x)。
2、由于AM=x,所以OM=4-x,于是S=OM×NH/2=-0.375x^2+1.5x。根据二次函数的性质,x=2时,S有最大值1.5。
当0<x<4时,0<AM<4,0<ON<5,即M在线段AO上,N在线段OB上。所以x=2符合题意。
3、假设∠ONM=90度。由于∠MON是Rt△OMN和Rt△OBA的公共角,所以Rt△OMN∽Rt△OBA。由此可得ON:OA=OM:OB,而ON=1.25x,OM=4-x,代入ON:OA=OM:OB可得x=64/41。注意到0<64/41<4,符合题意。
假设∠OMN=90度。由于∠MON是Rt△OMN和Rt△OBA的公共角,所以Rt△OMN∽Rt△OBA。由此可得ON:OM=OB:OA,从而可得x=2。0<2<4,符合题意。
由于∠MON为锐角,所以只有上述两种情况。这样,可知在x=64/41或x=2时,△OMN是直角三角形。
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