Question

如圖，P為正方形ABCD的對(duì)稱中心，正方形ABCD的邊長(zhǎng)為，tan∠ABO=3，直線OP交AB于N，DC于M，點(diǎn)H從原點(diǎn)O出發(fā)沿x軸的正半軸方向以1個(gè)單位每秒速度運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，點(diǎn)R從O出發(fā)沿OM方向以個(gè)單位每秒速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，求：
（1）直接寫出A、D、P的坐標(biāo)；
（2）求△HCR面積S與t的函數(shù)關(guān)系式；
（3）當(dāng)t為何值時(shí)，△ANO與△DMR相似？
（4）求以A、B、C、R為頂點(diǎn)的四邊形是梯形時(shí)t的值．

Answer 1

【答案】分析：（1）過(guò)點(diǎn)D作DF⊥y軸于點(diǎn)F，作CE⊥x軸于點(diǎn)E，連接AC，由tan∠ABO=3可知=3，設(shè)OA=3x，則OB=x，再根據(jù)正方形ABCD的邊長(zhǎng)為利用勾股定理可求出OA及OB的長(zhǎng)，由全等三角形的判定定理可得出△AOB≌△BEC≌△DFA，故可得出CD的坐標(biāo)，利用中點(diǎn)坐標(biāo)公式即可得出P點(diǎn)坐標(biāo)；
（2）由R速度為，H速度為1，且∠ROH=45°，可知tan∠ROH=1，故RH始終垂直于x軸，RH=OH=t，設(shè)△HCR的邊RH的高為h，h=|4-t|，再由三角形的面積公式即可得出結(jié)論；
（3）過(guò)點(diǎn)N作NE⊥AO，于點(diǎn)E，過(guò)點(diǎn)A作AF⊥MS于點(diǎn)F，MS⊥x軸于點(diǎn)S，求出M、N兩點(diǎn)坐標(biāo)，再分∠DRM=45°和∠MDR=45°兩種情況進(jìn)行討論；
（4）分情況進(jìn)行討論，頂邊和底邊分別為BC、AR，此時(shí)BC∥AR，結(jié)合已知和已證求出R點(diǎn)的坐標(biāo)，求出t即可；頂邊、底邊分別為CR、AB，此時(shí)CR∥AB，結(jié)合已知和已證求出R點(diǎn)的坐標(biāo)，求出t即可．
解答：解：（1）如圖1，過(guò)點(diǎn)D作DF⊥y軸于點(diǎn)F，作CE⊥x軸于點(diǎn)E，連接AC，
∵tan∠ABO=3，
∴=3，
∴設(shè)OA=3x，則OB=x，
∵正方形ABCD的邊長(zhǎng)為，
∴△AOB中，OA²+OB²=AB²，即9x²+x²=（）²，
解得x=1，
∴OA=3，OB=1，
∴A（0，3），
∵∠OAB+∠ABO=90°，∠ABO+∠CBE=90°，∠CBE+∠BCE=90°，
∴∠OAB=∠CBE，∠ABO=∠BCE，
在△AOB與△BEC中，
∵，
∴△AOB≌△BEC，
同理可得，△AOB≌△BEC≌△DFA，
∴BE=DE=3，CE=AF=1，
∴C（4，1），D（3，4），
∵P為正方形ABCD的對(duì)稱中心，
∴P是AC的中點(diǎn)，
∴P（，），即（2，2），
故C（4，1）、D（3，4）、P（2，2）；

（2））∵R速度為，H速度為1，且∠ROH=45°，
∴tan∠ROH=1，
∴RH始終垂直于x軸，
∴RH=OH=t，
設(shè)△HCR的邊RH的高為h，
∴h=|4-t|．
∴S_△HCR=h•t•=|-t²+4t|•，
∴S=-t²+2t（0＜t＜4）或S=t²-2t（t＞4）；
故S=-t²+2t（0＜t≤4）或S=t²-2t（t＞4）；

（3）如圖2，過(guò)點(diǎn)N作NE⊥AO于點(diǎn)E，過(guò)點(diǎn)A作AF⊥MS于點(diǎn)F，MS⊥x軸于點(diǎn)S，
由（1）可得：B（1，0），
∴直線AB的解析式為：y=-3x+3①；
直線OP的解析式為：y=x②，
①②聯(lián)立得，
解得，
直線CD的解析式是：y=-3x+13，
解方程組：，
解得
得：則M的坐標(biāo)是：（，），
∴ON=，OM=，
∵AD²+DM²=AF²+MF²，即10+MD²=（）²+（）²，
∴DM=，AN==，
當(dāng)∠MDR=45°時(shí)，
∵∠AON=45°，
∴∠MDR=∠AON，
∵AN∥DM，
∴∠ANO=∠DMP，
∴△ANO與△DMR相似，則△ANO∽△RMD，
∴=，即=，
解得MR=，
則OR=OM-MR=2，
故t=2，
同理可得：當(dāng)∠DRM=45°時(shí)，t=3，△ANO與△DMR相似，
綜上可知：t=2或3時(shí)當(dāng)△ANO與△DMR相似；

（4）以A、B、C、R為頂點(diǎn)的梯形，有三種可能：
 ①頂邊和底邊分別為BC、AR，此時(shí)BC∥AR．如圖3，延長(zhǎng)AD，使其與OM相交于點(diǎn)R，
則AD的斜率=tan∠BAO=
則直線AD為：y=+3．
則R坐標(biāo)為（4.5，4.5），
則此時(shí)四邊形ABCR為直角梯形，
則t=4.5；
 ②頂邊、底邊分別為CR、AB，此時(shí)CR∥AB，且R與M重合．
則CD的斜率=-3，且直線CD過(guò)點(diǎn)C，
則直線CD為：y-1=-3•（x-4），
則y=-3x+13，
∵OM與CD交于點(diǎn)M（即R），
∴M為（，）
∴此時(shí)四邊形ABCR為梯形，
∴t=，
③求AC，BR的解析式，進(jìn)而求出R坐標(biāo)（，）求出t=．
綜上所述，t=4.5或t=或t=．
點(diǎn)評(píng)：本題考查相似三角形的判定和性質(zhì)，涉及到全等三角形的判定和性質(zhì)、二次函數(shù)的最值，正方形的性質(zhì)及梯形的判定定理，解答此題時(shí)要注意分類討論，不要漏解．