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专题06 动态几何函数图像综合(3种类型50道)-备战2024年中考数学二轮复习之高频考点高效训练(重庆专用)
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这是一份专题06 动态几何函数图像综合(3种类型50道)-备战2024年中考数学二轮复习之高频考点高效训练(重庆专用),文件包含专题06动态几何函数图像综合3种类型50道原卷版docx、专题06动态几何函数图像综合3种类型50道解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共139页, 欢迎下载使用。
\l "_Tc7615" 【题型1特殊平行四边形中的动点问题】 PAGEREF _Tc7615 \h 1
\l "_Tc13079" 【题型2三角形中的动点问题】 PAGEREF _Tc13079 \h 51
\l "_Tc31796" 【题型3梯形中的动点问题】 PAGEREF _Tc31796 \h 97
【题型1特殊平行四边形中的动点问题】
1.如图,已知矩形ABCD的边长为AB=4,AD=3,E、F分别在边AD、AB上,且DE=BF=2,点P是矩形边上的一个动点,点P从B出发,经过点C,到点D停止.记P点走过的路程为x,四边形AEPF的面积为y1.
(1)请直接写出y1关于x的函数关系式,并注明自变量的取值范围;
(2)在如图所示的坐标系中画出y1的函数图象,并写出一条该函数的性质;
(3)若关于x的函数y=kx+4−k与y1的图象有两个交点,请直接写出k的取值范围.
【答案】(1)y1=x+20(2)见解析;当0(3)−16【分析】本题考查了一次函数的应用,画函数图象,待定系数法;
(1)当点P在BC上时,y1=S矩形ABCD−S△PBF−S梯形PCDE;当点P在CD上运动时,y1=S矩形ABCD−S△PDE−S梯形PCBF;分别列式计算即可;
(2)根据(1)中解析式画出函数图象即可;根据函数图象可得性质;
(3)首先求出直线y=kx+4−k过点(1,4),再判断出函数y=kx+4−k过点A、B(C)时为临界点,然后利用待定系数法求出直线m、n的解析式即可得到答案.
【详解】(1)解:当点P在BC上时,即0则y1=S矩形ABCD−S△PBF−S梯形PCDE
=AB⋅AD−12×PB⋅FB−12×DE+CP×CD
=3×4−12×2x−12×2+3−x×4
=x+2;
当点P在CD上时,即3则y1=S矩形ABCD−S△PDE−S梯形PCBF
=AB⋅AD−12×PD⋅DE−12×PC+BF×BC
=3×4−12×2×7−x−122+x−3×3
=−12x+132;
综上:y1=x+20(2)如图,函数图象为图中实线:
性质:当0
(3)∵y=kx+4−k=k(x−1)+4,
∴直线y=kx+4−k过点(1,4),如图点A,
当函数y=kx+4−k过点A、B(C)时为临界点,即直线m、n,
将点B(3,5)代入y=kx+4−k得:5=k(3−1)+4,
解得:k=12;
将点C(7,3)代入y=kx+4−k得:3=k(7−1)+4,
解得:k=−16;
∴当关于x的函数y=kx+4−k与y1的图象有两个交点时,k的取值范围为−162.如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=3.O为AC的中点,动点P从点A出发,沿折线A→B→C运动,当它到达点C时停止运动,设点P运动的路程为x(x> 0),连接OP,设△AOP的面积为y1.
(1)直接写出y1与x的函数关系式为:______.
(2)在给出的平面直角坐标系中画出y1的函数图象,并写出这个函数的一条性质:______.
(3)如图2,y2=4x的图象如图所示,根据函数图象,直接写出当y1≤y2时x的取值范围是______.(结果保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=34x0(2)当0(3)0【分析】本题考查的是反比例函数综合运用,涉及到一次函数的图象和性质,确定一次函数的表达式是解题的关键.
(1)当点P在AB上运动时,此时0≤x≤4,由y1=12×AP×OH,即可求解;当点P在BC上运动时,同理可解;
(2)取点绘制图象,再观察函数图象即可求解;
(3)观察函数图象即可求解.
【详解】(1)∵AB=4,BC=3,O为AC的中点,
则AC=5,AO=OC=52,sin∠ACB=45;
当点P在AB上运动时,此时0≤x≤4,如图1,
过点O作OH⊥AB于点H,则OH=12BC=32,
则y1=12×AP×OH=12×x×32=34x;
当点P在BC上运动时,此时,4则y1=12×AO×PN=12×AO×PC⋅sin∠ACB=12×52×(3+4−x)45=7−x;
故答案为:y1=34x(0(2)当x=0时,y1=0,当x=4时,y1=3,当x=7时,y1=0,
描绘上述各点绘制图象如下:
从图象看,当0故答案为:当0(3)联立y1=34x和y2=4x并解得:x=433≈2.3,
联立y1=7−x和y2=4x并解得:x=7+332≈6.4(不合题意的值已舍去),
从图象看,当y1≤y2时x的取值范围是:0故答案为:03.如图,四边形ABCD是边长为4的正方形,O是正方形的中心,动点P从点A出发沿折线A→B→C方向运动,到达C点停止,在AB上的运动速度为每秒1个单位长度,在BC上的运动速度为每秒2个单位长度,设运动时间为t秒,△OPB的面积为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出△OPB的面积为3时t的值.
【答案】(1)y=4−t0≤t<42t−84(2)图见解析,当0(3)t=1或5.5
【分析】本题考查了一次函数在实际问题中的应用,掌握函数的解析式求解、函数图象、数形结合的数学思想是解题关键.
(1)分类讨论0≤t<4、4(2)描点、连线即可完成作图;
(3)作出直线y=3,确定其与函数y=4−t0≤t<42t−84【详解】(1)解:①当0≤t<4时,动点P在AB上运动,
作OH⊥BP,如图所示:
∵AP=t,
∴BP=4−t
∵O是正方形的中心,
∴OH=2
∴S△OPB=12×BP×OH=4−t;
②当4作OF⊥BC,如图所示:
此时BP=2t−4,
∵O是正方形的中心,
∴OF=2
∴S△OPB=12×BP×OF=2t−8;
综上所述:y=4−t0≤t<42t−84(2):如图所示:
当0(3)解:作出直线y=3,如图所示:;
可知直线y=3与函数y=4−t0≤t<42t−84∴△OPB的面积为3时,t=1或5.5
4.如图,矩形ABCD中,AB=4,BC=2,点F是线段CD的中点.动点P从点A出发,沿射线AB方向以每秒2个单位长度的速度运动,同时动点Q从点B出发沿折线B→C→F方向以每秒1个单位长度的速度运动.当点Q到达点F时,P、Q两点都停止运动.设动点P运动的时间为x秒,△PBQ的面积为y.
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围(面积不为0);
(2)在给定的平面直角坐标系内画出这个函数的图像,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图像,写出△PBQ的面积为1时x的值(保留一位小数,误差不得超过0.2).
【答案】(1)y=−x2+2x0(2)见解析
(3)x的值1.0或2.5
【分析】(1)分两种情况:当点P在线段AB上,点Q在BC上时,当点P在射线AB上时,点Q在CF上时,分别根据三角形的面积公式进行计算即可得到答案;
(2)先列表,再描点连线即可得到函数图象,由函数图象即可得出函数的性质;
(3)根据函数图象即可得到答案.
【详解】(1)解:根据题意得:
当点P在线段AB上,点Q在BC上时,
,
此时:AP=2x,BQ=x,0∴PB=AB−AP=4−2x,
∴y=S△PBQ=12BP⋅BQ=124−2xx=−x2+2x;
当点P在射线AB上时,点Q在CF上时,
,
此时:AP=2x,2∴PB=AP−AB=2x−4,
∴y=S△PBQ=12BP⋅BC=122x−4×2=2x−4;
综上所述:y=−x2+2x0(2)解:列表:
函数图像如图:
由函数图象可得:
函数的性质:
①当0②当x=4时,函数y有最大值4;(回答一个即可)
(3)解:由函数图象可得:
△PBQ的面积为1时x的值1.0或2.5.
【点睛】本题考查了动点问题、求函数解析式、画函数图象、从函数图象中获取信息,理解题意,正确取出函数解析式,采用分类讨论与数形结合的思想解题,是解此题的关键.
5.如图,在菱形ABCD中,AB=6,∠A=60°.点P,Q分别以每秒2个单位长度的速度同时从点A出发,点P沿折线A→D→C方向匀速运动,点Q沿折线A→B→C方向匀速运动,当两者相遇时停止运动.设运动时间为x秒,点P,Q的距离为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式,并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当y≤4时x的取值范围.
【答案】(1)y=2x0≤x≤312−2x3(2)见解析,当0≤x≤3时,y随x的增大而增大,当3(3)0≤x≤2或4≤x≤6
【分析】此题考查了动点问题,一次函数的图象及性质,菱形的性质及等边三角形的判定和性质:
(1)当点P在AD,点Q在AB上运动时,即0≤x≤3时,证明△APQ是等边三角形,即可求解;当3(2)当x=0时,y=0,当x=3时,y=6,当x=12时,y=0,即可画出函数图象,进而求解;
(3)观察函数图象即可求解.
正确理解动点问题是解题的关键.
【详解】(1)解:∵菱形ABCD,AB=6,∠A=60°,
∴AD+DC=AB+BC=12,∠A=∠C=60°,
∴总的运动时间为:12÷2=6(秒),
当点P在AD,点Q在AB上运动时,即0≤x≤3时,连接PQ,
由题意得AP=AQ,∠A=60°,
∴△APQ是等边三角形,
∴y=AP=2x;
当点P在CD,点Q在CB上运动时,即3<x≤6时,如图所示:△CPQ是等边三角形,
∴CP=12−2x,
∴y=12−2x;
综上可得:y=2x0≤x≤312−2x3(2)解:当x=0时,y=0,当x=3时,y=6,当x=12时,y=0,依次描点再连接
该函数图象如图所示:
当0≤x≤3时,y随x的增大而增大,当3(答案不唯一);
(3)解:从图象看,当y≤4时x的取值范围为:0≤x≤2或4≤x≤6.
6.如图,在平行四边形ABCD中,AB=3,BC=4,∠A=60°,动点P、Q分别以每秒1个单位长度的速度同时从点A出发,点P沿折线A→B→C方向运动到点C停止,点Q沿折线A→D→C方向运动到点C停止(点P、Q可以与线段端点重合),设运动时间是x(秒),点P、Q的距离是y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中,画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y>2时x的取值范围.
【答案】(1)y=x0(2)图象见解析,性质:当4(3)2【分析】(1)根据平行四边形的性质得出AD+DC=AB+BC=7,∠A=∠C=60°,得出总的运动时间为7秒,分两种情况:当0(2)在直角坐标系中描点连线即可,再根据函数的增减性即可得出其性质;
(3)观察图象即可求解.
【详解】(1)解:∵平行四边形ABCD中,AB=3,BC=4,∠A=60°,
∴AB=CD=3,AD=BC=4,∠A=∠C=60°,BC∥AD,
∴AD+DC=AB+BC=7,
∴总的运动时间为:8÷1=8秒,
当点P在AB,点Q在AD上运动时,即0由题意得AP=AQ,∠A=60°,
∴△APQ是等边三角形,
∴y=x;
当点Q在AD,点P在BC上运动时,即3如图,过点B作BE⊥AD于E,过点P作PF⊥AD于点F,
∴BP=EF,BE=PF,
∵AB=3,∠A=60°,
∴AE=12AB=32,
∴BE=AB2−AE2=323,
根据题意,得BP=x−3,AQ=x,
∴FQ=AQ−AE−EF=32,
∴PQ=PF2+FQ2=3,
即y=3;
当点Q在DC,点P在BC上运动时,即4如图所示:
∴CP=CQ=7−x,
又∠C=60°,
∴△CPQ是等边三角形,
∴PQ=CP=7−x,
∴y=7−x;
综上可得:y=x0(2)解:函数图象如图,
性质:当4(3)解:当0当4由图象可知,当22.
【点睛】此题考查了动点问题,一次函数的图象及性质,勾股定理,平行四边形的性质及等边三角形的判定和性质等知识,正确理解动点问题是解题的关键.
7.如图,在菱形ABCD中,AB=5,BD=6,动点E从点A出发,沿A→B→C以每秒1个单位的速度运动,到达点C停止运动,过点E作EF⊥BD,设点E的运动时间为xs,点E到BD的距离EF为y.
(1)直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在给出的平面直角坐标系中,画出函数图象,并写出这个函数的一条性质______;
(3)根据函数图象直接写出不等式y≥2的解集是______.
【答案】(1)y=−45x+40≤x≤545x−45(2)这个函数的图象关于直线x=5对称(答案不唯一)
(3)0≤x≤2.5或7.5≤x≤10.
【分析】本题是一次函数综合题,考查了菱形的判定与性质,相似三角形的判定与性质,勾股定理,一次函数的性质.
(1)由菱形的性质得出OA=OC,OB=OD=12BD=3,AB=BC=5,AC⊥BD,由勾股定理求出OA=4,证明△EFB∽△AOB,由相似三角形的性质得出BEAB=EFAO,则可得出答案;
(2)画出函数图象见解答,这个函数的图象关于直线x=5对称(或函数y的最大值为4等);
(3)由函数图象可得出答案.
【详解】(1)解:连接AC交BD于点O,
∵四边形ABCD是菱形,
∴OA=OC,OB=OD=12BD=3,AB=BC=5,AC⊥BD,
∴OA=AB2−OB2=52−32=4,
当0≤x≤5时,由题意可知AE=x,则BE=5−x,
∵EF⊥BD,
∴EF∥OA,
∴△EFB∽△AOB,
∴BEAB=EFAO,
∴5−x5=y4,
∴y=−45x+4;
当5∴BEAB=EFAO,
∴x−55=y4,
∴y=45x−4,
综上所述,y与x的函数关系式为y=−45x+40≤x≤545x−45(2)解:画出函数的图象如图,
观察该函数图象可知,这个函数的图象关于直线x=5对称,
故答案为:这个函数的图象关于直线x=5对称(答案不唯一).
(3)解:由函数图象可知,当0≤x≤2.5或7.5≤x≤10时,y≥2,
∴不等式y≥2的解集是0≤x≤2.5或7.5≤x≤10.
故答案为:0≤x≤2.5或7.5≤x≤10.
8.如图1,在矩形ABCD中,AD=3,AB=2,动点P从点B出发,沿折线B−C−D运动,到达点D时停止运动,设点P的运动路程为x,由点A、B、P、D围成的图形的面积为y1,△BPD面积为y2.请解答下列问题:
(1)请直接写出y1、y2与x之间的函数表达式及x的取值范围,并在图2所示的平面直角坐标系中画出y1、y2的函数图象;
(2)根据函数图象,写出函数y1的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当y1=5时x的值(结果保留一位小数,误差范围不超过0.2).
【答案】(1)y1=x+3(0≤x<3)−32x+212(3≤x≤5),y2=x(0≤x<3)−32x+152(3≤x≤5),图象见解析
(2)见解析
(3)x≈3.7或2
【分析】(1)分情况讨论,由梯形的面积公式及三角形的面积公式可求解;
(2)由函数的图象可写出函数y1的一条性质;
(3)将y1=5代入可求解.
【详解】(1)解:当点P在BC上时,根据题意可知:BP=x,
∴y1=12×(BP+AD)⋅AB=12(x+3)×2=x+3(0≤x<3),
y2=12BP⋅CD=12x⋅2=x;
当点P在CD上时,根据题意可知:DP=5−x,
∴y1=12×(DP+AB)⋅AD=12(5−x+2)×3=−32x+212(3≤x≤5),
y2=12PD⋅BC=12(5−x)⋅3=−32x+152.
综上所述:y1=x+3(0≤x<3)−32x+212(3≤x≤5),y2=x(0≤x<3)−32x+152(3≤x≤5);
函数图象如图所示:
(2)由图象可得y1的最大值为6;
(3)当点P在BC上时,5=x+3,
解得x=2,
当点P在CD上时,5=−32x+212,
∴x≈3.7,
综上所述:当y1=5时,x≈3.7或2.
【点睛】本题是一次函数综合题,考查了矩形的性质,三角形的面积公式,一次函数的图象和性质,分类讨论思想.
9.如图,正方形ABCD的边长为42,AC,BD交于点O,动点M从D点出发,沿D→O→A(不与A、D重合)以每秒1个单位长度的速度运动到点A时停止运动.设运动时间为t秒,△MAD面积为y.
(1)直接写出y关于t的函数关系式并注明t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中,画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)若y1=8tt>0,结合函数图象,直接写出y≤y1时t的取值范围.(结果保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=2t0(2)函数图象见解析,该函数的最大值是8(答案不唯一)
(3)0【分析】(1)先根据正方形的性质求出OA=OD=4,再分两种情况,如图1−1所示,当点M在OD上,即当0(2)首先在坐标系中画出对应的函数图象,根据所画函数图象,写出其一条性质即可;
(3)先求出两函数的交点横坐标,然后根据图象法求解即可.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是正方形,
∴ OA=OD,∠AOD=90°,∠OAD=∠ODA=45°,
∵正方形ABCD的边长为42,即AD=42,
∴ OA=OD=22AD=4,
∴ OA+OD=8;
当点M与点O重合时,t=4;
当点M与点A重合时,t=8;
如图1−1所示,当点M在OD上,即当0
∵ MN⊥AD,
∴ △MND是等腰直角三角形,
∴ MN=DN=22DM=22⋅t=22t,
∴ y=S△MAD=12AD⋅MN=1242⋅22t=2t;
如图2−2所示,当点M在OA上,即当2
∵ MN⊥AD
∴ △MNA是等腰直角三角形,
∴ MN=NA=12AM=224+4−t=−22t+42,
∴ y=S△MAD=12AD⋅MN=12×42−22t+42=−2t+16;
综上所述,y=2t0(2)解:函数图象如图1−3所示,
由函数图象可知,该函数的最大值为8;
故答案为:该函数的最大值为8(答案不唯一);
(3)解:如图1−4,
联立y=2ty=8t,解得t=2y=4或t=−2y=−4(舍去);
联立y=−2t+16y=8t,解得t=4+23y=8−43或t=4−23y=8+43(舍去),
∴反比例函数y=8t与函数y=2t0∴由函数图象可知当0故答案为:0【点睛】本题主要考查了一次函数与反比例函数综合,画一次函数图象,正方形的性质,勾股定理,等腰直角三角形的性质等,利用数形结合和分类讨论的思想求解是解题的关键.
10.如图1,在正方形ABCD中,AB=4,动点P从点A出发,沿折线A−B−C运动,当点P到达点C时停止运动.连结DP,DB,若点P运动的路程为xx≥0,△BPD的面积为y,当点P与点B重合时的值为0
(1)求y与x之间的函数解析式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在图2的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数图象的一条性质;
(3)根据图象,直接写出当y>4时,x的取值范围.
【答案】(1)y=−2x+8,0≤x≤42x−8,4(2)函数的图象见解析;该函数图象是轴对称图形,对称轴是直线x=4(答案不唯一)
(3)0≤x<2或6【分析】(1)分0≤x≤4和4(2)根据(1)中的函数解析式和自变量取值范围画出函数图象,根据图象写出一条性质即可;
(3)根据图象,当y=4时,x=2或x=6,即可得到当y>4时,x的取值范围.
【详解】(1)解:当0≤x≤4时,△BPD的面积为y=124−x×4=−2x+8,
当4即y与x之间的函数解析式为y=−2x+8,0≤x≤42x−8,4(2)函数的图象如图所示,该函数图象是轴对称图形,对称轴是直线x=4;
(3)根据图象,当y=4时,x=2或x=6,
∴当y>4时,x的取值范围为0≤x<2或6【点睛】此题是一次函数和几何综合题,考查了一次函数的图象和性质、求一次函数解析式等知识,读懂题意,正确写出y与x之间的函数解析式是解题的关键.
11.如图,已知四边形ABCD是菱形,∠A=60°,AB=43,E是对角线BD延长线上一点,且DE=BD.动点P在线段BE上运动.过P作PM⊥射线BC于M,作PN⊥射线CD于N.记P到BC的距离为x,P到射线CD的距离为y1.已知y2=4xx>0.
(1)y1与x之间的函数关系式是:______________
(2)在给定的平面直角坐标系中画出y1的函数图象,并写出这个函数图象的一条性质:______________.
(3)结合图像,当y1≥y2时,直接写出x的范围:_______.(保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=−x+60≤x≤6y1=x−66(2)见解析,当0≤x≤6时,y随x的增大而减小
(3)0.8≤x≤5.2或x≥6.6
【分析】(1)分两种情况计算,当点P在线段BD上时,即0≤x≤6时和当点P在线段DE上时,即6(2)根据(1)中的关系式画出图象即可;
(3)联立关系式构成方程组求出交点坐标,根据图象即可写出不等式的解集.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是菱形,∠A=60°,AB=43,
∴AB=AD=BC=CD=43,
∴△ABD,△CBD均是等边三角形,
∴∠CBD=∠CDB=60°,
当点P与点D重合时,PM⊥BC,
∴BM=12BD=23,
∴PM=6,即此时x=6,
当点P与点E重合时,PM⊥BC,
∴BM=12BE=43,
∴PM=12,即此时x=12,
①当点P在线段BD上时,即0≤x≤6时,如下图:
∵PM⊥BC,PM=x,
∴sin∠PBN=xBP=32,
∴BP=233x,
∴PD=43−233x,
∵PN⊥CD,PN=y1,
∴sin∠PDN=y143−233x=32,
∴y1=−x+60≤x≤6;
②当点P在线段DE上时,即6
同①得:BP=233x,∠PDN=∠BDC=60°,
∴PD=233x−43,
∴sin∠PDN=y1233x−43=32,
∴y1=x−6;
故答案为:y1=−x+60≤x≤6y1=x−66(2)解:y1=−x+60≤x≤6y1=x−66
观察图象可得:
当0≤x≤6时,y随x的增大而减小;
故答案为:当0≤x≤6时,y随x的增大而减小;
(3)解:y1=−x+6y2=4x,
解得:x1=3+5y1=3−5,x2=3−5y2=3+5,
y1=x−6y2=4x,
解得:x1=3+13y1=−3+13,x1=3−13y1=−3−13(舍去),
∴结合图像,当y1≥y2时,
3−5≤x≤3+5或x≥3+13,
即0.8≤x≤5.2或x≥6.6.
故答案为:0.8≤x≤5.2或x≥6.6.
【点睛】本题考查了菱形的性质,等边三角形的判定与性质,求反比例函数与一次函数的交点坐标,画一次函数图象并根据图象判断不等式的解集,熟练掌握相关知识是解题关键.
12.如图,在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,动点P,Q分别从点B,A同时出发,P点以每秒1个单位长度的速度沿着B→C→A运动,到达A点停止运动,点Q以每秒49个单位长度的速度由A→D运动,P点运动时间为t秒,令△ABP的面积为y1,△CDQ的面积为y2,回答下列问题:
(1)请直接写出y1,y2与t之间的函数关系式以及对应的t的取值范围;
(2)请在平面直角坐标系中画出y1,y2的图象,并写出y1的一条性质;
(3)求当y1>y2时,t的取值范围.
【答案】(1)y1=3t20≤t≤4−65t+5454(2)图见解析;当t=4时,y1取得最大值,最大值为6(答案不唯一)
(3)t>3613
【分析】(1)根据矩形的性质可得BC=AD=4,AB=CD=3,∠B=90°,再由勾股定理求出AC的长,然后根据当点P在BC边上时,当点P在AC上时,结合三角形面积公式求出y1与t之间的函数关系式,再由y2=12CD×DQ,即可求解;
(2)利用两点法画出函数图象,即可求解;
(3)观察图象得:y1=3t2与y2=−23t+6相交,联立求出t=3613,即可.
【详解】(1)解:在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,
∴BC=AD=4,AB=CD=3,∠B=90°,
∴AC=AB2+BC2=5,
当点P在BC边上时,BP=t,此时0≤t≤4,
∴y1=S△ABP=12AB×BP=12×3t=3t2;
当点P在AC上时,AP=5+4−t=9−t,此时4过点B作BE⊥AC于点E,
∵S△ABC=12AB×BC=12BE×AC,
∴12×3×4=12BE×5,解得:BE=125,
∴y1=S△ABP=12BE×AP=12×125×9−t=−65t+545;
∴y1与t之间的函数关系式为y1=3t20≤t≤4−65t+5454根据题意得:DQ=4−49t,
∴y2=12CD×DQ=12×3×4−49t=−23t+60≤t≤9;
(2)解:对于y1=3t20≤t≤4
当t=4时,y1=6,
对于y1=−65t+5454当t=4时,y1=6,
当t=9时,y1=0,
对于y2=−23t+60≤t≤9,
当t=0时,y2=6,
当t=9时,y2=0,
画出图象如下:
观察图象得:当t=4时,y1取得最大值,最大值为6;
(3)解:观察图象得:y1=3t2与y2=−23t+6相交,联立得:
3t2=−23t+6,解得:t=3613,
∴当y1>y2时,t的取值范围t>3613.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质,勾股定理,一次函数的的图象和性质,利用面积公式求出函数关系式是解题的关键.
13.如图,在菱形ABCD中,AB=4,∠A=60°,动点M,N均以每秒1个单位长度的速度同时从点A出发,点M沿折线A→D→C方向运动,点N沿折线A→B→C方向运动,当两者相遇时停止运动.设运动时间为x秒,点M,N的距离为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出点M,N相距超过3个单位长度时x的取值范围.
【答案】(1)y=x(0(2)图象见解析,当0(3)3【分析】(1)根据菱形的性质得出AD+DC=AB+BC=8,∠A=∠C=60°,得出总的运动时间为8秒,分两种情况:当0(2)在直角坐标系中描点连线即可,再根据函数的增减性即可得出其性质;
(3)结合图象利用y=3分别求解即可.
【详解】(1)解:∵菱形ABCD,AB=4,∠A=60°,
∴AD+DC=AB+BC=8,∠A=∠C=60°,
∴总的运动时间为:8÷1=8秒,
当点M在AD,点N在AB上运动时,即0连接MN,
由题意得AM=AN,∠A=60°,
∴△AMN是等边三角形,
∴y=x;
当点M在CD,点N在CB上运动时,即4∴CM=8−x,
∴y=8−x;
综上可得:y=x(0(2)对于y=x,当x=4时,y=4,
对于y=8−x,当x=8时,y=0,
函数图象如图:
当0(3)当0当4∴由图象得:点M,N相距超过3个单位长度时,3【点睛】此题考查了动点问题,一次函数的图象及性质,菱形的性质及等边三角形的判定和性质,正确理解动点问题是解题的关键.
14.如图,四边形ABCD是边长为6的菱形,∠A=60°,动点P,Q分别以每秒2个单位长度的速度同时从点A出发,点P沿折线A→D→C→B方向运动,点Q沿折线A→B→C→D方向运动,当两点相遇时停止运动.设运动时间为t秒,点P,Q两点间的距离为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出点P,Q相距3个单位长度时t的值.(结果保留一位小数)
【答案】(1)y=2t0≤t≤312−2t3(2)图象见解析,当0≤t≤3时,y随着x的增大而增大,当3(3)1.5或3.5
【分析】(1)根据菱形的性质可得AB=BC=CD=DA=6,∠A=∠C=60°,求出点运动时间为6秒,分0≤t≤3和3(2)根据函数的解析式即可画出函数图象,根据增减性即可得到函数的性质;
(3)结合图象或当y=3时,代入关系式求解即可.
【详解】(1)∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=DA=6,∠A=∠C=60°,
根据题意可得:运动的总时间为6+6÷2=6秒,、
则当0≤t≤3时,有AP=AQ=2t,
∴△APQ是等边三角形,
∴y=PQ=AP=2t,
当3∴△CPQ是等边三角形,
∴y=PQ=CP=12−2t,
∴y=2t0≤t≤312−2t3
(2)函数图象如图所示:
根据图象可得:当0≤t≤3时,y随着x的增大而增大,当3(3)当y=3时,2t=3或12−2t=3,
解得:t=1.5或t=4.5;
所以P,Q相距3个单位长度时t的值为1.5或4.5.
【点睛】本题考查了菱形的性质、一次函数的图象与性质以及等边三角形的判定和性质等知识,熟练掌握菱形的性质、等边三角形的判定和性质是解题的关键.
15.如图,在菱形ABCD中,AB=5,BD=6,动点E从点A出发,沿A→B→C以每秒1个单位的速度运动,到达点C停止运动,过点E作EF⊥BD,设点E的运动时间为x(s),点E到BD的距离EF为y.
(1)直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在给出的平面直角坐标系中,画出函数图象,并写出这个函数的一条性质___________;
(3)根据函数图象直接写出不等式y≥2的解集是___________.
【答案】(1)y=−45x+40≤x≤545x−4(5(2)画图见解析,图象关于直线x=5对称,
(3)0≤x≤52或152≤x≤10.
【分析】(1)连接AC与BD交于点O,根据菱形的性质可知AC⊥BD,利用勾股定理求出OA=OC的长,最后通过相似三角形的性质即可求解.
(2)根据画图象的方法即可求解;
(3)根据图象的性质即可求解.
【详解】(1)如图,连接AC与BD交于点O,
,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,AB=BC=5,OA=OC,OB=OD=12BD=3,
∴∠AOB=∠COB=90°,
由勾股定理得:OA=OC=AB2−OB2=52−32=4,
∵EF⊥BD,
∴∠EFB=∠AOB=90°,
∴EF∥AC,
∴△EBF∽△ABO,
∴BEBA=EFAO,
∵AE=x,
∴BF=5−x,
∴5−x5=y4,
∴y=−45x+40≤x≤5,
同理:当E在BC上时y=45x−4(5故答案为:y=−45x+40≤x≤545x−4(5(2)画图如下:
根据图象可知:图象关于直线x=5对称,
(3)解:如图,
当y=2时,2=−45x+4,解得:x=52,2=45x−4,解得:x=152,
当y≥2时
∴0≤x≤52或152≤x≤10,
故答案为:0≤x≤52或152≤x≤10.
【点睛】此题考查了菱形的性质,相似三角形的判定与性质和一次函数的图象及其性质,解题的关键是熟练掌握以上知识的应用.
16.如图,在正方形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,AD=6,动点P以每秒2,从点A出发,沿折线A→O→D方向运动,设运动时间为x0
(1)请直接写出y1,y2与x之间的函数关系式,并写出x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中,画出y1和y2的函数图象,并写出函数y1的一条性质:______;
(3)结合函数图象,估计当y1=y2时x的近似值.(近似值保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=3x0(2)图象见解析;当0(3)2或5.2
【分析】(1)分P在AO运动和P在OD上运动两种情况,用含x的代数式表示出三角形的高(底),利用三角形面积公式即可列式求解;
(2)根据函数解析式描点画图;
(3)借助函数图象求解,函数图象的交点对应的x的值即可所求.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是正方形,
∴△AOD是等腰直角三角形,
∴AO=OD=22AD=22×6=32,
如图,过点P向AD作垂线交AD于点H,过点Q向BD作垂线交BD于点E,
则△APH与△DQE是等腰直角三角形,
①当点P在AO运动时,
∵动点P以每秒2个单位的速度,32÷2=3,
∴AP=2x0∴PH=22AP=22×2x=x,
∴S△APD=12AD⋅PH=12×6x=3x,
∴y1=3x0②当点P在OD上运动时.如图2,
∴PH=22PD=22×62−2x=6−x3∴S△APD=12AD⋅PH=12×6×6−x=18−3x,
y1=3x0∵CQ=8x,
∴S△COQ=12CQ⋅12AD=12×8x×12×6=12x,
∴y2=12x0(2)解:图象如图:
由图可知,函数y1是分段函数,当0故答案为:当0(3)解:由图可知,当x=2或x=5.2时,y1和y2的函数图象相交,即y1=y2.
故当y1=y2时x的近似值为2或5.2.
【点睛】本题考查几何图形中动点的函数图象,解题的关键是根据正方形的性质求出相关线段的长度,熟练运用数形结合思想.
17.如图1,在矩形ABCD中,AB=3,BC=8,点P从点A出发以每秒1个单位的速度沿AD的方向向终点D运动,同时点Q从点B出发,以每秒2个单位的速度沿射线BC的方向运动,当点P与点D重合时同时停止运动,连接AQ、PQ、DQ,记运动时间为x秒,y1=S△APQ(当x=0时,y1=0),y2=S△DCQ(当点Q与点C重合时,y2=0).
(1)直接写出y1、y2与x之间的函数表达式,并写出自变量的取值范围;
(2)在图2中画出y1、y2的函数图象,并写出函数y2的一条性质;
(3)结合画出的函数图象,直接写出y1=y2时,点P的运动时间为多少秒.(保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=32x0≤x≤8,y2=−3x+120≤x≤43x−124(2)见解析;当0≤x≤4时,y2随x的增大而减小;当4(3)2.7秒或8秒
【分析】(1)由题意可知AP=x,0≤x≤8,再利用S△APQ=12AP⋅AB,即可得到y1与x之间的函数表达式;由题意可知BQ=2x,当0≤x≤4时,CQ=8−2x;当4(2)利用列表、描点、连线即可画出函数图象,再利用函数图象得到函数y2的性质即可;
(3)根据函数图象可知y1和y2有两个交点,分两种情况讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵矩形ABCD,
∴AB=CD=3,BC=AD=8,
∵点P从点A出发以每秒1个单位的速度沿AD的方向向终点D运动,运动时间为x秒,
∴AP=x,
∵当点P与点D重合时同时停止运动,
∴0≤x≤8,
∴y1=S△APQ=12AP⋅AB=32x0≤x≤8,
∵点Q从点B出发,以每秒2个单位的速度沿射线BC的方向运动,
∴BQ=2x,
当0≤x≤4时,此时点Q在BC上,CQ=BC−BQ=8−2x
∴y2=S△DCQ=12CQ⋅CD=128−2x×3=−3x+12,
当4∴y2=S△DCQ=12CQ⋅CD=122x−8×3=3x−12,
∴y2=−3x+120≤x≤43x−124(2)解:y1与x的对应数据如下:
y2与x的对应数据如下,
y1、y2的函数图象如下:
由函数图象可知,当0≤x≤4时,y2随x的增大而减小;当4(3)解:由图象可知,y1和y2有两个交点,
当0≤x≤4时,32x=−3x+12,解得:x=83≈2.7,
当4∴当y1=y2时,点P的运动时间为2.7秒或8秒.
【点睛】本题是一次函数与几何综合问题。考查了矩形的性质,三角形的面积公式,描点法画函数图象,一元一次方程的应用等知识,根据三角形面积公式正确列出y1、y2与x之间的函数表达式,并画出函数图象是解题关键.
18.如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=4,点E和F分别为AD与AB边的中点,动点P从B点出发,沿折线B→C→D运动,当到达D点时停止运动.设P点的运动路程为x,连接FP、PE,设△PEF的面积为y.
(1)直接写出y与x的函数关系式,并注明自变量x的取值范围;
(2)在直角坐标系中画出y与x的函数图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,当函数y满足y≥53,写出x的取值范围.
【答案】(1)y=12x+10≤x≤4−x+74(2)函数图象见解析,该函数的一条性质为:函数的最大值为3
(3)43≤x≤ 163
【分析】(1)分两种情况:当点P在BC上运动时,当点P在CD上运动时,结合梯形、三角形面积公式即可求解;
(2)结合(1)中解析式即可画出函数图象,然后根据图象得出函数的性质;
(3)求出y=53时对应的x的值,然后观察图象找出y≥53时所对应的自变量的取值范围即可.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是矩形,AB=2,AD=4,点E和F分别为AD与AB边的中点,
∴AF=BF=1,AE=DE=2,AD=BC=4,
设P点的运动路程为x,
当点P在BC上运动时,即0≤x≤4时,BP=x,
∴△PEF的面积y=S梯形ABPE−S△AEF−S△BFP
=12×2×2+x−12×1×2−12×1⋅x
=12x+1,
当点P在CD上运动时,即4
∴△PEF的面积y=S梯形ADPF−S△AEF−S△DEP
=12×4×1+6−x−12×1×2−12×2⋅6−x
=−x+7,
综上,y=12x+10≤x≤4−x+74(2)函数图象如图所示,
由图象可知:函数的最大值为3;
(3)当y=53时,即12x+1=53或−x+7=53,
解得:x=43或x=163,
由图象可知:当函数y满足y≥53,x的取值范围为43≤x≤163.
【点睛】本题考查了矩形的性质,一次函数的应用,一次函数的图象和性质,正确理解题意,利用梯形、三角形的面积公式列出函数关系式是解本题的关键.
19.如图,E为矩形ABCD的边AD上的一个动点,F为射线DC上的一个动点,BE⊥AF于点G,AB=2,BC=4.设AE=x,CF=y1, y2=4x.
(1)请直接写出y1与x之间的函数关系式及对应的x的取值范围;
(2)在如图所示的平面直角坐标系中画出y1 ,y2 的图像,并写出函数y1的一条性质;
(3)结合你所画的函数图象,直接写出不等式y1≤y2的解集.
【答案】(1)y1=2−2x(0≤x≤1)2x−2(1(2)图见解析;y1的图像关于直线x=1对称
(3)0【分析】(1)先证明相似三角形,然后根据边的数量关系列方程求解即可;
(2)先取点,然后用平滑的曲线连接;
(3)根据函数图像,选取y1在y2下方的部分的自变量的取值范围.
【详解】(1)①当0≤x≤1时,F在线段CD上,
∵矩形ABCD中,BE⊥AF,
∴∠1+∠3=∠2+∠3=90°,
∴∠1=∠2,
∴△BAE∽△ADF,
∴ABAD=AEDF=24=12,
∵AE=x,
∴DF=2x,
∴CF=y1=2−2x;
②当1同理可得,DF=2x,
∴CF=y1=2x−2,
综上所述,y1=2−2x(0≤x≤1)2x−2(1(2)如图,
由图可知,y1的图像关于直线x=1对称.
(3)由(2)图可知,0【点睛】此题考查函数的几何综合,解题关键是F为射线DC上的一个动点,即需要分类讨论F的位置,易错点是画图时需要注意自变量的取值范围.
20.如图,已知矩形ABCD的边长为AB=4,AD=3,E,F分别在边AD,AB上,且DE=BF=2,点P是矩形边上的一个动点,点P从B出发,经过点C,到D点停止.记P点走过的路程为x,四边形AEPF的面积为y1.
(1)请求出y1关于x的函数关系式,并写出自变量的取值范围;
(2)在坐标系中画出y1的函数图象;
(3)观察函数图象,请写出一条该函数的性质;
(4)已知关于x的函数y=kx+4−k与y1的图象有两个交点,写出k的取值范围.
【答案】(1)y1=x+2(0(2)见解析
(3)见解析
(4)−16【分析】(1)当点P在BC上运动时,y1=S矩形ABCD−SΔPBF−S梯形PCDE,即可求解;当点P在CD上运动时,同理可解;
(2)当x=0时,y1=2,当x=3时,y1=5,当x=7时,y1=3,将上述三点描点、连线绘制图象即可;
(3)从图象看,当0≤x≤3时,y1随x的增大而增大,当3(4)当函数y=kx+4−k过点A、B(C)时为临界点,进而求解.
【详解】(1)解:当点P在BC上运动时,即0则y1=S矩形ABCD−S△PBF−S梯形PCDE=AB⋅CD−12×DE+CP×CD−12×PB⋅FB=3×4−12×2+3−x−12×2x=x+2;
当点P在CD上运动时,即3
则y1=S矩形ABCD−S△PDE−S梯形PCBF=3×4−122+x−3⋅3−12×2×7−x=−12x+132,
即y1=x+2(0(2)当x=0时,y1=2,当x=3时,y1=5,当x=7时,y1=3,
将上述三点描点、连线绘制图象如下:
(3)从图象看,当0≤x≤3时,y1随x的增大而增大,当3(4)∵y=kx+4−k=k(x−1)+4,即直线过点(1,4),如图点A,
当函数y=kx+4−k过点A、B(C)时为临界点,即直线m、n,
将点B(3,5)的坐标代入y=kx+4−k得:5=k(3−1)+4,
解得:k=12;
将点C(7,3)的坐标代入y=kx+4−k得:3=k(7−1)+4,
解得:k=−16;
即−16≤k<12.
【点睛】本题为一次函数综合运用题,涉及到一次函数的基本性质、面积的求法、函数作图等,其中(4),确定临界点是本题解题的关键.
21.如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=4,动点P,Q同时从B点出发,点P沿着B→C方向运动,点Q沿着B→A→D方向运动,有一点到达终点,另一点停止运动,已知点P的速度是每秒1个单位长度,点Q的速度是每秒2个单位长度,若运动时间为x秒,将AQ的长度记为y1,△BPD的面积记为y2.
(1)直接写出y1,y2与x之间的函数表达式,并注明自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中画出y1,y2的图象并写出y1的一条性质;
(3)若函数y=kx+2与y1有两个交点,求k的取值范围.
【答案】(1)y1=3−2x0≤x<1.52x−31.5≤x≤3.5,y2=32x0≤x≤3.5
(2)见解析
(3)−43≤k≤47
【分析】(1)当0≤x<1.5时,点Q在AB上运动,则y1=AQ=AB−BQ=3−2x,当1.5≤x≤3.5时,点Q在AD上运动,同理可解;由y2=12×BP•CD,即可求解;
(2)通过取点、描点、连线、绘制图象即可求解;
(3)从图象看,当函数y=kx+2过点3.5,4和1.5,0时,两条直线恰好有2个交点,进而求解.
【详解】(1)当0≤x<1.5时,点Q在AB上运动,
则y1=AQ=AB−BQ=3−2x,
当1.5≤x≤3.5时,点Q在AD上运动,
同理可得:y1=2x−31.5即y1=3−2x(0≤x<1.5)2x−3(1.5≤x≤3.5),
则y2=12×BP⋅CD=12×x×3=32x0≤x≤3.5;
(2)对于y1=3−2x(0≤x<1.5)2x−3(1.5≤x≤3.5),
当x=0时,y1=3,当x=1.5时,y1=0,当x=3.5时,y1=4,
对于y2=32x0≤x≤3.5,
当x=0时,y2=0,当x=2时,y2=3,
通过对上述点描点、连线、绘制图象如下:
从图象看,当0≤x<1.5时,y1随x的增大而减小,当1.5≤x≤3.5,y1随x的增大而增大(答案不唯一);
(3)从图象看,当函数y=kx+2过点3.5,4和1.5,0时,两条直线恰好有2个交点,
将3.5,4代入y=kx+2得:4=3.5k+2,则k=47,
将1.5,0代入y=kx+2得:0=1.5k+2,则k=−43,
∴k的取值范围为:−43≤k≤47.
【点睛】本题考查了一次函数综合运用,涉及到矩形性质,一次函数的基本性质,主要考查学生分析问题和解决问题的能力.
22.如图,在矩形ABCD中AB=3,BC=4.点E为CB中点,动点P从点E出发,沿折线E→C→D→C运动,当它回到点C时停止,设点P运动的路程为x,连接AP,PD.设三角形ADP的面积为y.
(1)求出y与x的函数关系式,并注明x的取值范围,在x的取值范围内画出y的函数图象;
(2)根据函数图象,写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y=2时x的值.
【答案】(1)y=60≤x≤210−2x2(2)当0≤x≤2时,y不变;当2(3)4或6
【分析】(1)根据点P的移动轨迹,分阶段分情况讨论计算面积;
(2)根据一次函数的图象分析性质和求值即可;
(3)根据函数图象,把y=2代入函数解析式进行计算即可.
【详解】(1)解:∵在矩形ABCD中,点E是BC的中点,BC=4,AB=3;
∴EC=12BC=12×4=2,AD=BC=4,DC=AB=3,
在矩形ABCD中,点P在EC之间移动时,△ADP底边AD上的高=矩形的宽AB=3;
点P在DC之间移动时,△ADP底边AD上的高等于PD,
点P从E到C移动时,即0≤x≤2时,△ADP的面积y=12×AD×3=12×4×3=6;
点P从C到D移动时,即2点P从D到C移动时,即5≤x≤8时,△ADP的面积y=12×AD×x−5=12×4×x−5=2x−10;
∴y=60≤x≤210−2x2在x的取值范围内画出y的函数图象如图:
(2)解:根据图象可知:当0≤x≤2时,y不变;当2(3)解:y=2时,10−2x=2或2x−10=2,
∴x的值是4或6.
【点睛】本题考查函数及函数图象,理解题意,分情况讨论是解题的关键.
23.如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=3.动点P从点A出发,沿折线A→C→B运动,当它到达点B时停止运动,设点P运动的路程为x,连接AP,BP.设三角形ABP的面积为y.
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并注明x的取值范围,在x的取值范围内画出y的函数图象;
(2)根据函数图象,写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y=5时x的值(结果保留一位小数,误差范围±0.2).
【答案】(1)y=65x0(2)当x=5时,函数取得最大值,最大值为6;
(3)当y=5时x的值约为4.2或5.5
【分析】(1)先根据勾股定理求得AC的长,然后分当0(2)根据函数图象写出一条性质即可求解;
(3)根据函数图象求自变量的值即可求解.
【详解】(1)解:∵在矩形ABCD中,AB=4,BC=3.
∴AC=AB2+BC2=5,
当0
∴BC∥PQ
∴△APQ∽△ACB,
∴APAC=PQBC,即x5=PQ3,
∴PQ=35x,
∴y=12AB⋅PQ=12×4×35x=65x,
当5≤x≤8时,点P在BC上,如图所示,连接AP,
∴BP=AC+BC−x=8−x,
∴y=12AB⋅PQ=12×4×8−x=−2x+16,
综上所述,y=65x0函数图象如图所示,
(2)根据函数图象,可得,当x=5时,函数取得最大值,最大值为6;
(3)根据函数图象,可得,当y=5时x的值约为4.2或5.5.
【点睛】本题考查了动点问题的函数图象,相似三角形的性质,矩形的性质,勾股定理,一次函数图象与性质,根据题意得出函数图象是解题的关键.
24.如图1,在矩形ABCD中,AD=4,AB=3,动点P从点B出发,延折线B-C-D运动,到达点D时停止运动,设点P的运动路程为x,由点A、B、P、D围成的图形的面积为y.请解答下列问题:
(1)请直接写出y与x之间的函数表达式及x的取值范围,并在图2所示的平面直角坐标系中画出y的函数图象;
(2)根据函数图象,写出函数y的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当y=8时x的值(结果保留一位小数,误差范围不超过0.2).
【答案】(1)y=32x+60≤x≤4−2x+204(2)见解析
(3)x1≈1.3,x2≈6.0
【分析】(1)分两种情况讨论:当点P在BC上,即0≤x≤4,当点P在CD上,即4(2)根据函数的增减性和最值,得出答案即可;
(3)根据函数图象,写出结果即可.
【详解】(1)解:当点P在BC上,即0≤x≤4时,y=3x+42=32x+2;
当点P在CD上,即4综上分析可知,y=32x+60≤x≤4−2x+204函数图象,如图所示:
(2)解:增减性:当0当4最值:该函数在自变量取值范围内有最大值和最小值.
当x=4时,函数有最大值为12,
当x=0和x=7时函数有最小值为6;
(3)解:根据函数图象可知,当y=8时,x1≈1.3或x2≈6.0.
【点睛】本题主要考查了动点问题的函数图象,求函数解析式,解题的关键是理解题意,求出函数解析式.
【题型2三角形中的动点问题】
25.如图,在△ABC中,∠C=60°,BC=3厘米,AC=4厘米,点P从点B出发,沿B→C→A以每秒1厘米的速度匀速运动到点A,设点P的运动时间为x秒,B、P两点间的距离为y厘米.小新根据学习函数的经验,对函数y随自变量x的变化而变化的规律进行了探究,下面是小新的探究过程,请补充完整:
(1)通过取点、画图、测量,得到了x与y的几组值,如下表:
m的值是______;当0≤x≤3时,y与x的函数关系式是______.
(2)先补全平面直角坐标系,再画出该函数的图象,并写出函数图象的性质:______(写出一条即可).
(3)结合画出的函数图象,解决问题:在曲线部分的最低点时,P运动的时间为______秒.
【答案】(1)3;y=x
(2)见解析;见解析;当0≤x≤3时,y随x的增大而增大
(3)92
【分析】(1)根据表格信息可得运动时间,证明△BCP是等边三角形可得BP=3,再根据题意,得当0≤x≤3时,y是关于x的正比例函数,即可得出答案;
(2)首先补全平面直角坐标系,再根据描点,连线,画图步骤画出图象,最后根据函数图象写出性质即可;
(3)找到点P位置,求出CP长度,再求出时间,即可.
【详解】(1)解:根据表可知,运动6s,即BC+CP=6,
∵BC=3,
∴CP=6−3=3,
∵∠C=60°,
∴△BCP是等边三角形,
∴BP=3,即m=3,
根据题意得:当0≤x≤3时,y是关于x的正比例函数,
设当0≤x≤3时,y与x的函数关系式是y=kx,
把点1,1.0代入得:k=1,
∴当0≤x≤3时,y与x的函数关系式是y=x;
故答案为:3;y=x
(2)解:补全平面直角坐标系如下图,描点,连线,画图象如下,
性质:当0≤x≤3时,y随x的增大而增大;
故答案为:当0≤x≤3时,y随x的增大而增大
(3)解:P点位置如图,
此时曲线位置为最低点,BP⊥AC,
∵∠C=60°,
∴∠CBP=30°,
∴CP=12BC=32,
∴运动时间x=3+32÷1=92,
故答案为:92.
【点睛】本题考查动点问题的函数图象、等边三角形的判定与性质、函数图象、含30°角的直角三角形,解题关键在画出图象,正确应用“从直线外一点到直线上的连线中,垂线段最短”.
26.如图,Rt△ABC中,AB=6,AC=8,动点M、N分别以每秒3个单位长度、4个单位长度的速度同时从A出发,点M沿折线A→B→C方向运动,点N沿折线A→C→B方向运动,点M达点B后,点M、点N的运动速度均变为每秒1个单位长度运动,当两点相遇时停止运动,设运动时间为t秒,点M、N的距离为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并直接写出自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出函数的图像,并写出函数的一条性质;
(3)当M,N两点相距6个单位长度时,直接写出t的值.
【答案】(1)y=5t,0≤t≤214−2t,2(2)图象见解析,当0≤t≤2时,函数值随自变量的增大而增大(答案不唯一)
(3)t的值为65或4
【分析】(1)分0≤t≤2及2(2)由(1)中求得的函数关系式画出函数图象,根据图象即可写出一条性质即可;
(3)根据所求得的函数关系式,求出当y=6时的自变量值即可.
【详解】(1)解:由勾股定理得:BC=AB2+AC2=10;
当M、N分别运动到点B、C时,运动时间为6÷3=2(秒);当M、N在BC上相遇时,2(t−2)=10,解得t=7;
①当0≤t≤2时,M、N分别在边AB,AC上,此时AM=3t,AN=4t,
由勾股定理得y=MN=AM2+AN2=5t;
②当2由于BM+CN+MN=10,
则y=MN=BC−BM−CN=10−(t−2)−(t−2)=14−2t;
综上,所得函数关系式为y=5t,0≤t≤214−2t,2(2)解:函数图象如下:
当0≤t≤2时,函数值随自变量的增大而增大(答案不唯一);
(3)解:当0≤t≤2时,5t=6,得t=65;
当2故当M,N两点相距6个单位长度时,t的值为65或4.
【点睛】本题是动点问题,考查了勾股定理,求函数解析式,画一次函数图象,已知函数值求自变量值等知识,注意分类讨论.
27.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=3,AC=4,动点D以每秒1个单位长度的速度沿折线A→B→C方向运动,当点D运动到点C时停止运动.设运动时间为x秒,△ACD的面积为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式井注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出△ACD的面积为4时x的值,x1=______,x2=______.
【答案】(1)y关于x的函数关系式为y= 2x(0(2)作图见详解;该函数的一条性质为:在0(3)2,143
【分析】本题是一次函数综合题,考查了三角形的面积,直角三角形的性质,一次函数的性质,灵活运用这些性质解决问题是解题的关键;
(1)分两种情况,当点D在AB上,0(2)由题意画出图象,由一次函数的性质可得出结论;
(3)由(2)中的图象及一次函数图象上点的坐标特征可得出答案.
【详解】(1)当点D在AB上,0∵∠A=90°,AB=3,AC=4,
∴BC=AB2+AC2=5,
∵AD=x,
∴S△ACD=12AC⋅AD=12×4×x=2x,
∴y=2x;
当点D在BC上时,3≤x<8,如图,过点D作DE⊥AC于E,
∵BC=5,
∴CD=8−x,
∵sin∠ACB=ABBC=35,
∴ED8−x=35,
∴ED=35(8−x),
∴S△ACD=12×CA×ED=12×4×35(8−x)=485−65x,
∴y=485−65x.
综上所述,y关于x的函数关系式为y= 2x(0
(2)如图,该函数的一条性质为:在0
(3)由图象可知将y=4(1)中方程可得,x1=2,x2=143.
∴△ACD的面积为4时x的值为2或143.
故答案为:2,143.
28.如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=3,sin∠ACB=35,动点P从点A出发,沿着折线A→B→C每秒1个单位的速度运动(不包含端点A、C),设点P运动的时间为x秒,△PAC的面积为y.
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出一条该函数的性质;
(3)结合函数图象,请直接写出△PAC的面积为3时x的值(结果保留一位小数).
【答案】(1)y=2x0(2)画图见解析,当0(3)1.5或5.5
【分析】本题考查研究函数的一般方法,解题涉及分段函数,一次函数,掌握研究函数的一般方法是解题的关键,还考查了解直角三角形.
(1)分点P在AB上和BC上分别讨论即可;
(2)列表、描点、连线,画出函数图象,从函数的某一方面性质,比如增减性写出一条即可;
(3)根据函数图象即可得到答案.
【详解】(1)解∶∵∠A=90°,AB=3,sin∠ACB=35,
∴sin∠ACB=ABBC=35,
∴BC=5,
∴AC=4,
当0y=12×4x=2x;
当3≤x<8即P在BC上时,此时CP=3+5−x=8−x,
过点P作PH⊥AC于H,
∴PH=PC⋅sin∠PCH=358−x,
∴y=12×4×358−x=−65x+485,
综上,y=2x0(2)解:列表
函数图形如下:
该函数的性质:当0(3)解:由函数图象可得:
△PAC的面积为3时x的值1.5或5.5.
29.如图,在等腰△ABC中,AB=AC,S△ABC=12,BC=6,动点P从B点出发,沿B→A→C运动,点P运动到点C时停止运动,过点P作PQ⊥BC交BC于点Q,记PQ=y,P点的运动路程为x.
(1)求出y关于x的函数关系式,并注明x的取值范围,并在下面的平面直角坐标系中直接画出y的函数图象.
(2)根据所画的函数图像,写出该函数的一条性质:_________________________
(3)在射线BC上有一动点M,始终满足BM=45x,利用所求函数解决问题:当PQ>BM时,直接写出x的取值范围.
【答案】(1)y=45x0≤x≤5−45x+85(2)该函数图象关于直线x=5对称(答案不唯一)
(3)1【分析】(1)过点A作AD⊥BC于点D,根据面积求出AD=4,根据勾股定理求出AB=AC=5,再进行分类讨论①当点P在AB上时,△ABD∽△PBQ;②当点P在AC上时,△ACD∽△PCQ,根据相似三角形对应边成比例即可解答;
(2)根据图象分析其对称性,即可解答;
(3)根据(1)中得出的PQ关于x法表达式,进行分类讨论,列出不等式求解即可.
【详解】(1)解:过点A作AD⊥BC于点D,
∵S△ABC=12,BC=6,
∴12BC⋅AD=12×6AD=12,解得:AD=4.
∵AB=AC,AD⊥BC,BC=6,
∴BD=CD=12BC=3,
根据勾股定理可得:AB=BD2+AD2=5,
则AC=5,
①当点P在AB上时:
∵AD⊥BC,PQ⊥BC,
∴∠ADB=∠PQB=90°.
∵∠PBQ=∠ABD,
∴△ABD∽△PBQ,
∴PQAD=PBAB,即y4=x5,整理得:y=45x0≤x≤5;
②当点P在AC上时:
∵AD⊥BC,PQ⊥BC,
∴∠ADC=∠PQC=90°,
∵∠PCQ=∠ACD,
∴△ACD∽△PCQ,
∴PQAD=PCAC,即y4=10−x5,整理得:y=8−45x5综上:y=45x0≤x≤5−45x+85画出图形如下:
(2)解:由图可知,该函数图象关于直线x=5对称.
故答案为:该函数图象关于直线x=5对称;
(3)解:当0≤x≤5时,
∵PQ>BM,
∴45x>45x,解得:x>1或x<−1(舍去),
∴1当5∵PQ>BM,
∴−45x+8>45x,解得:x<5+26或x>5−26(舍去),
∴5综上:1【点睛】本题为三角形综合题,解题的关键是掌握等腰三角形的性质,相似三角形的判定和性质,一次函数的应用,图象法解一元二次不等式等知识,解题的关键是掌握相似三角形对应边成比例.
30.如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=6,BC=8,点D是AC的中点,动点E从点C出发,沿着折线C→D→B(含端点)运动,到达点B时停止运动,过点E分别向BC,AB边作垂线,垂足分别为F,G.设点E运动的路程为x,线段EF与EG的长度和为y,
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)若y′=−x+11,结合函数图象,直接写出y>y′时x的取值范围.(结果保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=−15x+80≤x<5−75x+145≤x≤10
(2)图象见解析,当0≤x≤10时,y随x增大而减小(答案不唯一)
(3)3.8≤x≤7.5
【分析】(1)分两种情况:当点E在CD上时和当点E在BD上时,分别利用三角函数表示出线段EF与EG的长度,即可写出y关于x的函数表达式;
(2)根据(1)中所列表达式,取值描点连线作图,结合图象写出性质;
(3)观察图象求出函数图象的交点,根据交点结合图象根据函数值大小判断自变量取值范围.
【详解】(1)解:在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=6,BC=8,
∴AC=10,
∵点D是AC的中点,
∴BD=12AC=CD=5,
①当点E在CD上时,即0≤x≤5时,如图:
∵EF⊥BC,AB⊥BC,∠ABC=90°,
∴四边形BFEG是矩形,
∴sin∠C=EFCE=ABAC,
即EFx=610,
∴EF=35x,
同理,cs∠C=CFCE=BCAC,
即CFx=810,
∴CF=45x,
∴BF=8−45x=EG,
∴y=35x+8−45x=−15x+8;
②当点E在BD上时,即5≤x≤10时,如图:
由①知四边形BFEG是矩形,
∵BD=CD=5,
∴∠C=∠DBC,
∴sin∠C=sin∠DBC=ABAC=EFBE,
又∵点E运动的路程为x,
∴BE=5+5−x=10−x,
∴610=EF10−x,
∴EF=3510−x,
同理, cs∠DBC=cs∠C=BFBE=BCAC,
即BF10−x=810,
∴BF=4510−x=EG,
∴y=3510−x+4510−x=−75x+14;
(2)解:函数y=−15x+80≤x<5,当x=0时,y=8;
当x=5时,y=7(不包括这点);
函数y=−75x+145≤x≤10,当x=5时,y=7;
当x=10时,y=0;
描点、连线,函数图象如下图所示:
性质:①当0≤x≤10时,y随x增大而减小;(答案不唯一)
②该函数在自变量的取值范围内,有最大值和最小值,当x=0时,函数取得最大值8,当x=10时,函数取得最小值0.(答案不唯一)
(3)解:由题意得:先求函数y=−15x+80≤x<5图象与直线y′=−x+11交点,
∴y′=−x+11y=−15x+8,
解得:x=154=3.75y=294,
∴两图象交点为3.75,294,
再求函数y=−75x+145≤x≤10图象与直线y′=−x+11交点,
∴y′=−x+11y=−75x+14,
解得:x=152=7.5y=72,
∴两图象交点为7.5,72,
当图象在两个交点之间时y>y′,
此时,x的取值范围是3.8≤x≤7.5(结果保留1位小数,误差不超过0.2).
【点睛】此题考查了一次函数的图象与性质、三角函数的应用,掌握一次函数图象与性质是解题关键.
31.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=6,AC=8,点D是BC的中点,动点M从点C出发,沿着折线C→D→A(含端点C和A)运动,速度为每秒1个单位长度,到达A点停止运动,设点M的运动时间为t秒,点M到AC的距离MH为y个单位长度.
(1)求y关于t的函数关系式,并写出自变量的取值范围.
(2)在直角坐标系中画出y与t的函数图像,并写出它的一条性质 .
(3)根据图像直接写出当y≥2时t的取值范围: .
【答案】(1)y=35t0≤t≤5−35t+65(2)当0≤t≤5时,y随t的增大而增大,5(3)103≤t≤203
【分析】(1)分点M在CD上和DA上,根据勾股定理,三角函数,解直角三角形计算即可.
(2)画出图像,根据函数的性质,选择一个函数描述即可.
(3)根据题意,结合解析式,分别计算y=2时的t值,结合图像确定符合题意的范围即可.
【详解】(1)∵∠BAC=90°,AB=6,AC=8,
∴BC=62+82=10,
∵点D是BC的中点,
∴AD=BD=CD=12BC=5,
∴∠C=∠DAC,
∴sinC=sin∠DAC=ABBC=610=35,CM=t,
当点M在CD上时,此时0≤t≤5,
在Rt△CMH中,sinC=MHMC=yt=35,
解得y=35t;
当点M在DA上时,此时5AM=AD+CD−CM=10−t,
在Rt△AMH中,sin∠DAC=MHAM=y10−t=35,
解得y=3510−t=−35t+6;
综上所述,y=35t0≤t≤5−35t+65(2)∵y=x,0≤x≤3−34x+214,3<x≤7,
列表如下:
画图如下:
故当0≤t≤5时,y随t的增大而增大,5故答案为:当0≤t≤5时,y随t的增大而增大,5(3)当0≤t≤5时,
∵y=35t,且y=2,
∴2=35t
解得t=103;
当5∵y=−35t+6,且y=2,
∴2=−35t+6
解得t=203;
结合图像,当y≥2时,t满足的范围是103≤t≤203.
故答案为:103≤t≤203.
【点睛】本题考查了勾股定理,三角函数,一次函数的性质,熟练掌握勾股定理,三角函数,一次函数的性质是解题的关键.
32.如图,在等腰△ABC中,AB=AC=5cm,BC=6cm,点D为BC中点,点P从点D出发,沿D→C→A方向以每秒1cm的速度匀速运动到点A.设点P的运动时间为x秒,线段CP的长度为ycm.
(1)请直接写出y关于x的函数关系式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中,画出这个函数图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当CP的长度与AD的长度相等时x的值.
【答案】(1)y=3−x,0≤x≤3x−3,3(2)图象见解析,当0≤x≤3时,y随x的增大而减小,当3(3)x=7
【分析】(1)分点P在DC上和CA上分别讨论即可;
(2)列表、描点、连线,画出函数图象,从函数的某一方面性质,比如增减性写出一条即可;
(3)根据函数图象,利用关系y=AD,由图象找出x的对应值即可.
【详解】(1)解:∵AB=AC,点D为BC中点,
∴AD⊥BC,DC=12BC=3cm,
∵点P以每秒1cm的速度沿D→C→A匀速运动到点A,运动时间为x秒,
∴点P运动的路程为xcm,
①当点P在DC上,即当0≤x≤3时,
∵DP=xcm
∴y=DC−DP=3−x,
②当点P在CA上时,即当3
∵DC+CP=xcm,
∴y=CP=x−DC=x−3,
∴y与x的函数关系式为:y=3−x,0≤x≤3x−3,3(2)列表如下:
函数图象如下:
该函数的性质:当0≤x≤3时,y随x的增大而减小,当3(3)由(1)可知在Rt△ACD中,AD=AC2−CD2=52−32=4cm,
∴直线y=4时,与图象交点的横坐标就是要求的x的值,
观察图象,当y=AD=4时,x=7,
当CP的长度与AD的长度相等时x=7.
【点睛】本题考查研究函数的一般方法,解题涉及分段函数,一次函数,掌握研究函数的一般方法是解题的关键,还考查了等腰三角形的性质及勾股定理.
33.如图,在等腰Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=4,D为AB中点,动点P从点A出发,沿着A→C→B方向运动至点B处停止.连接DP、BP,设点P的运动路程为x,△BDP的面积为y.
(1)直接写出y与x的函数表达式,并写出自变量x的取值范围;
(2)请在图2中画出函数y的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y=2时x的值.
【答案】(1)y=x0(2)作图见解析,图象有最大值为4(答案不唯一)
(3)x=2
【分析】(1)分两种情况讨论:当点P在AC上运动,当点P在BC上运动时,由三角形的面积公式求解即可;
(2)根据题意画出图象,再根据图象得出函数的性质即可;
(3)根据函数图象求解即可.
【详解】(1)解:过点P作PH⊥AB于点H,
在Rt△ABC中,AC=BC=4,
∴AB=42+42=42,
∴sinA=22=PHAP,即PH=AP⋅sinA,
∵D为AB中点,
∴AD=BD=22,
当点P在AC上运动时,则y=12BD⋅PH=12BD⋅AP⋅sinA=12×22×22x=x,
当点P在BC上运动时,则PB=8−x,
∵sinB=22=PHPB,即PH=PB⋅sinA,
∴y=12DB⋅PH=12×22⋅8−x×22=8−x,
即y=x0
(2)解:如图所示,
由图象可得,图象有最大值为4;
(3)解:由图象可得,当y=2时,x=2.
【点睛】本题考查函数图象与性质,明确题意,利用三角形的面积公式求得函数解析式是解题的关键.
34.如图,△ABC是边长为4的等边三角形,动点E,F分别以每秒1个单位长度的速度同时从点A出发,点E沿折线A→B→C方向运动,点F沿折线A→C→B方向运动,当两者相遇时停止运动.设运动时间为t秒,点E,F的距离为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,写出点E,F相距3个单位长度时t的值.
【答案】(1)当0(2)图象见解析,当0(3)t的值为3或4.5
【分析】(1)分两种情况:当0(2)在直角坐标系中描点连线即可;
(3)利用y=3分别求解即可.
【详解】(1)解:当0连接EF,
由题意得AE=AF,∠A=60°,
∴△AEF是等边三角形,
∴y=t;
当4
(2)函数图象如图:
当0(3)当0当4故t的值为3或4.5.
【点睛】此题考查了动点问题,一次函数的图象及性质,解一元一次方程,正确理解动点问题是解题的关键.
35.如图1,在△ABC中,∠A=90°,AC=4,AB=3,动点P从点C出发沿C→A→B运动.当点P到达点B时,终止运动.设点P每秒运动1个单位长度,运动的时间为x秒,△BPC的面积为y.
(1)求出y与x之间的函数关系式,注明自变量x的取值范围.
(2)在图2所示的平面直角坐标系中画出该函数的图像,并写出该函数的性质(写出一条即可)
(3)当△BPC的面积等于4的时候,时间x=________.
【答案】(1)y=32x(0≤x≤4)14−2x(4(2)当0(3)3或5
【分析】(1)分情况讨论:当0≤x≤4时,CP=x,AB=3,则S△BPC=12x·AB=32x,当4(2)根据y=32x(0≤x≤4)14−2x(4(3)分情况讨论:①当0【详解】(1)解:当0≤x≤4时,CP=x,AB=3,
则S△BPC=12x·AB=32x,
当4则S△BPC=12BP·AC=12(7−x)×4=14−2x,
∴y=32x(0≤x≤4)14−2x(4(2)解:如图所示,
当0(3)解:当0x=83;
当4x=5;
故答案为:3或5.
【点睛】本题考查了一次函数的应用,解题的关键是掌握一次函数的图象与性质.
36.如图,在△ABC中∠A=30°,AB=BC=43,点D为线段AC中点,点E为线段BC上一点且BE=4.动点P从点A出发沿着A→B→D→C的路径运动,且动点P以每秒3个单位的速度在路径A→B→D上运动,以每秒2个单位的速度在路径D→C上运动,设运动时间为x秒,△PBE的面积为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当S△PBE=S△BDC时x的值(3≈1.732,结果精确到0.1,误差不超过0.1).
【答案】(1)y=12−3x,0≤x<43x−12,4≤x<618−2x,6≤x≤9
(2)图像见详解
(3)x=0.5
【分析】(1)根据点P在不同直线上,分情况讨论得出关系式;
(2)根据y关于x的函数表达式找到点画出图象,根据图象写出函数的性质;
(3)先计算出S△BDC的值,构造等式即可.
【详解】(1)解:延长AB,过点E作AB的垂线于一点F,过点E作BD的垂线于一点G,当点P在DC上运动时,过点P作BC的垂线于一点M,如图所示:
,
∵∠A=30°,AB=BC=43,点D 为AC的中心,
∴∠C=30°,BD=23,
∵EF⊥AB,BE=4,
∴∠CBF=60°,
∴EF=23,
当点P在AB上运动时,此时△PBE的面积是以PB为底,EF为高的三角形,
∵在AB上以每秒3个单位的速度,
∴AP=3x,则PB=43−3x,
此时y=12×PB×EF=12×43−3x×23,
整理得:y=12−3x0≤x<4,
当点P在BD上运动时,此时△PBE的面积是以BP为底,EG为高的三角形,
∵在BD上以每秒3个单位的速度,
即BP=3x−4,
∵EG⊥BD,
∴∠BEG=∠C=30°,
∵BE=4,
∴EG=23,
此时y=12×BP×EG=12×3x−4×23,
整理得:y=3x−124≤x<6,
当点P在DC上运动时,此时△PBE的面积是以BE为底,PM为高的三角形,
∵在DC上以每秒2个单位的速度,
∴DP=2x−6,
∵BC=23,∠C=30°,
∴DC=6,
∴PC=6−DP=18−2x,
故PM=9−x,
此时y=12×BE×PM=12×4×9−x,
整理得:y=18−2x6≤x≤9,
综上可得y关于x的函数表达式为:y=12−3x,0≤x<43x−12,4≤x<618−2x,6≤x≤9;
(2)解:根据(1)中的表达式,在每一段求出两个点,
分别为0,12,4,0,6,6,9,0,
画出图象,如下图所示:
,
该函数在A→B是运动时,随着时间x的增大,y减小,在B→D上运动时,随着时间x的增大,y增大,在D→C上运动时,随着时间x的增大,y减小;
(3)解:由题可得S△BDC=12×CD×BD=12×6×23≈10.4,
综合图象可知当S△PBE=10.4时,x的值只有一个,
当y=12−3x=10.4时,此时x=0.5秒.
【点睛】本题考查了实际问题与一元一次函数,根据题意列出一元一次函数是解题的关键.
37.如图,△ABC中,∠C=90°,AC=2,BC=4.动点E以每秒1个单位长度的速度从点C出发向点B运动.到达点B后,又以每秒2个单位长度的速度返回点C.点E回到点C时停止运动.连接AE,设运动时间为t秒,△ACE的面积为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,写出△ACE的面积为3时t的值.
【答案】(1)y=t0≤t≤412−2t4(2)图象见解析;函数有最大值,最大值为4
(3)t=3或92
【分析】(1)分0≤t≤4和4(2)根据函数解析式直接作图,根据图像写出性质即可;
(3)根据函数图象的性质可得答案.
【详解】(1)解:当0≤t≤4时,E未到达B点,
此时CE=t,
∴y=2t2=t;
当4此时CE=4−2t−4=12−2t,
∴y=212−2t2=12−2t,
综上所述,可得y=t0≤t≤412−2t4(2)解:函数解析式,如图所示:
函数的性质:函数有最大值,最大值为4.
(3)解:当0≤t≤4,y=3时,
3=t,即t=3;
当43=12−2t,解得t=92
∴ t=3或92.
【点睛】本题考查了函数解析式的求法,函数图像的作法及应用,根据t的取值的变化,得到不同的CE的表达式是解题的关键.
38.如图,在△ABC中,AB=8,AD⊥BC,∠B=30°,CD=3,点E在BD上且DE=2,动点P从点B出发,沿B→A→C运动,到达点C时停止.设点P运动路程为x,△PED的面积为y1.
(1)求y1关于x的函数关系式,并写出x的取值范围;
(2)在坐标系中画出y1的函数图象;
(3)观察函数图象,请写出一条该函数的性质____________________;
(4)在坐标系中画出y2=10x的函数图象,并结合图象直接写出y1>y2时x的取值范围.
【答案】(1)y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13;
(2)如图所示:
;
(3)当0<x≤8时,y随x的增大而增大;
(4)如图所示:
25<x<13+1192.
【分析】(1)分两种情况进行讨论,当点P在AB边上时,作PM⊥BC,此时y1=12×DE×PM;当点P在AC边上时,作PN⊥BC,此时y1=12×DE×PN;分别用含x的代数式表示线段长度,计算得出答案;
(2)根据第1问求出的函数解析式,在平面直角坐标系中描点绘制函数图象;
(3)直接观察函数图象可得;
(4)在平面直角坐标系中描点绘制函数y2图象,观察函数图象可知有两个交点,计算求出交点横坐标,当y1>y2时,y1图象在y2图象上方,得到x的取值范围.
【详解】(1)动点P从点B出发,沿B→A→C运动,
当点P在AB边上时,如图所示:
作PM⊥BC,垂足为点M,
∴y1=12×DE×PM
∵BP=x,∠B=30°,
∴PM=12BP=12x,
∵DE=2,
∴y1=12×2×12x
=12x;
当点P在AC边上时,如图所示:
作PN⊥AC,垂足为点N,
y1=12×DE×PN,
∵AB=8,∠B=30°,CD=3,
∴AD=12AB=4,
AC=AD2+CD2=5,
∵AB+AP=x,
∴PC=13−x,
∵CPCA=PNAD,
13−x5=PN4,
∴PN=−45x+525,
y1=12×2×−45x+525
=−45x+525;
综上,y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13,
故答案是y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13.
(2)由(1)得,y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13,
在平面直角坐标系中描出相应的点,画出y1的函数图象,
故答案如图所示:
(3)由图可得,当0<x≤8时,y随x的增大而增大;
当8<x<13时,y随x的增大而减小;
故答案是:当0<x≤8时,y随x的增大而增大.
(4)在平面直角坐标系中描点画出y2的函数图象,
如图所示:
当0<x≤8时,
令12x=10x,
解得x=25,
当8<x<13时,
令−45x+525=10x,
解得x=13+1192或x=13−1192(不符合题意舍),
∴y1>y2时,
25<x<13+1192,
故答案是25<x<13+1192.
【点睛】本题考查了一次函数图象、反比例函数图象,数形结合思想是解题的关键.
39.如图,△ABC是等腰直角三角形,∠BAC=90°,AB=AC=2,点M是AC的中点.点P从点B出发,沿B→A→M的路径向点M运动,点Q在射线BA上,连接MQ、PC、QC.当点P到达点M时停止运动.在点P整个运动过程中,点Q都满足∠CQB=∠PCB.设点P的运动路程为x,S△MAQ=y1.
(1)直接写出y1与x的函数表达式,并补全表格中y1的值,以表中各组对应值作为点的坐标,在直角坐标系内描出相应的点,并在x的取值范围内画出y1的函数图象:
(2)写出函数y1的一条性质:______.
(3)在直角坐标系中已经画出y2=x0【答案】(1)7,3,53,1;1,1;
(2)当0(3)17−12【分析】(1)①当点P在AC上运动时,求出tan∠BCP=PHCH=x4−x,得到tan∠CQB=tan∠PCB=ACAQ=2AQ=x4−x,即可求解;②当点P在AM上时,则∠CQB=∠PCB=45°,则y1=12AM⋅AQ,即可求解;
(2)看表格数据即可得出结论;
(3)观察函数图象即可求解.
【详解】(1)解:∵△ABC是等腰直角三角形,
∴∠B=45°,BC=2AB=22,
∵点M是AC的中点,
∴AM=1.
①当点P在AC上运动时,此时0过点P作PH⊥BC于点H,
则BH=PH=22BP=22x,
则CH=CB−AH=22−22x,
则tan∠BCP=PHCH=22x22−22x=x4−x,
∵∠CQB=∠PCB,
∴tan∠CQB=tan∠PCB=ACAQ=2AQ=x4−x,
解得:AQ=8−2xx,
则y1=12⋅AM⋅AQ=12×1×8−2xx=4x−1,
当x=12时,y1=4x−1=7,
同理可得:当x=1时,y1=4x−1=3,
x=32时,y1=4x−1=53,
x=2时,y1=4x−1=1;
②当点P在AM上时,此时2则∠CQB=∠PCB=45°,
则AQ=AC=2,
则y1=12⋅AM⋅AQ=12×1×2=1,
当x=52时,y1=1,
当x=3时,y1=1,
故答案为:7,3,53,1;1,1;
(2)从表格看:当0故答案为:当0(3)画出y1的函数图象如下(图象加粗的部分):
联立y1=4x−1和y=x并整理得:
x2+x−4=0,
解得:x=17−12(负值已舍去),
从图象看,当y1【点睛】本题考查了反比例函数综合运用,涉及到解直角三角形,反比例函数的基本性质,三角形的面积等知识,解题的关键是学会用分类讨论的思想思考问题,学会利用参数构建方程解决问题,属于中考压轴题.
40.如图1,在等腰△ABC中,AB=AC=10,BC=16,D为底边BC的中点,点P从A点出发以每秒1个单位长度的速度向终点B运动,动点Q从C点出发,以每秒2个单位长度的速度;沿着C→A→B的路线运动,设运动时间为t,连接AD,DP,DQ,记△ADP的面积为y1,记△CDQ的面积为y2,请解答下列问题:
(1)请直接写出y1,y2与t之间的函数关系式以及对应的t的取值范围;并在如图2所示的平面直角坐标系中分别画出y1,y2的函数图象;
(2)观察y2的函数图象,写出函数y2的一条性质;
(3)根据图象,直接写出当y1≥y2时,t的取值范围.
【答案】(1)y1=125t0≤t≤10;y2=245t0≤t≤5−245t+48(5(2)函数y2的最大值是24;
(3)203≤t≤10
【分析】(1)由锐角三角函数可求PH,QN的长,由三角形的面积公式可求解;
(2)由图象可直接求解;
(3)列出不等式即可求解.
【详解】(1)如图1, 过点P作PH⊥AD于H, 过点Q作QN⊥CB于N,
∵AB=AC=10,BC=16,D为底边BC的中点,
∴BD=CD=8,AD⊥BC,∠BAD=∠CAD,
∴AD=AB2−BD2=6,
∵点P从A点出发以每秒1个单位长度的速度向终点B运动,
∴AP=t,
∵sin∠BAD=PHAP=BDAB,
∴PH=810×t=45t,
∴y1=12×AD⋅PH=125t0≤t≤10,
当点Q在AC上时,
∵动点Q从C点出发,以每秒2个单位长度的速度,
∴CQ=2t,
∵sinC=ADAC=QNQC=35,
∴QN=35×2t=65t,
当0≤t≤5时,
y2=12×CD⋅QN=24t5;
当点Q在AB上时,同理可求当5 y2=−24t5+48,
综上所述: y2=245t0≤t≤5−245t+48(5则y1,y2的函数图象如图所示:
(2)由图象可得:函数y2的最大值24;
(3)∵y1≥y2
∴125t≥−24t5+48,
∴t≥203.
即203≤t≤10.
【点睛】本题是四边形综合题,考查了等腰三角形的性质,锐角三角函数,三角形的面积公式等知识,灵活运用这些性质解决问题是解题的关键.
41.如图,在等腰Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=4,D为AB中点,动点P从点A出发,沿着A→C→B方向运动至点B处停止.连接DP、BP,设点P的运动路程为x,△BDP的面积为y1.
(1)直接写出y1与x的函数表达式,并写出自变量x的取值范围;
(2)请在图2中画出函数y1的图象,并写出该函数的一条性质:____________;
(3)已知函数y2=−13x+3,当y1≥y2时,请直接写出自变量x的取值范围.
【答案】(1)y=x0≤x≤48−x4≤x≤8
(2)图见解析,函数有最大值,最大值为4(答案不唯一)
(3)94≤x≤152
【分析】(1)分当点P在AC和CB上运动两种情况讨论,利用三角形的面积公式及三角函数求解即可;
(2)画出函数图像,可得结论;
(3)画出y2=−13x+3的图象,构建方程组求得y1、y2的交点,结合图象,即可求解.
【详解】(1)解:∵ △ABC是等腰直角三角形,AC=BC=4,
∴∠A=∠ABC=45°,AB=42+42=42,
∵ D为AB中点,
∴BD=12AB=22,
①当点P在AC上运动时,如图,过点P作PH⊥AB于点H,
∵AP=x,
∴PH=sin∠A⋅AP=22x,
∴此时y1=12⋅BD⋅PH=12×22⋅22x=x,
②当点P在CB上运动时,如图,则PB=8−x,
∴PH=sin∠ABC⋅PB=22⋅8−x,
∴此时y1=12⋅BD⋅PH=12×22×22⋅8−x=8−x,
综上,y1与x的函数表达式为y=x0≤x≤48−x4≤x≤8;
(2)解:当x=0时,y1=0,当x=4时,y1=4,当x=8时,y1=0,
函数图象如图所示:
函数y1的性质:函数有最大值,最大值为4(答案不唯一),
故答案为:函数有最大值,最大值为4(答案不唯一);
(3)解:当x=0时,y2=3,当x=3时,y2=−13×3+3=2,
如图,
由y1=xy2=−13x+3,解得x=94,
由y1=8−xy2=−13x+3,解得x=152,
观察图象可知,当94≤x≤152时,y1≥y2.
【点睛】本题属于三角形综合题,考查了等腰直角三角形的性质,解直角三角形,三角形的面积,函数图象,解题的关键是明确题意,利用数形结合的思想解决问题.
42.如图,在等腰△ABC中,AB=AC=5cm,BC=6cm,点D为BC中点,点P从点D出发,沿D→C→A方向以每秒1cm的速度匀速运动到点A.设点P的运动时间为x秒,△ADP的面积为ycm2.
根据学习函数的经验,对函数y随自变量x的变化规律进行探究.
(1)直接写出y与x的函数关系式,注明x的取值范围,并画出y的函数图像;
(2)观察y的函数图像,写出一条该函数的性质;
(3)观察图像,直接写出当y=AD时,x的值______.(保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=2x0≤x≤3−65x+4853<x≤8,见解析
(2)当0≤x≤3时,y随x的增大而增大
(3)x=2.0或x=4.7
【分析】(1)根据等腰三角形三线合一,计算AD=4,根据面积公式,分类计算即可.
(2)根据图像的性质描述即可.
(3)分类计算即可.
【详解】(1)∵AB=AC=5cm,BC=6cm,点D为BC中点,
∴AD⊥BC,BD=CD=12BC=3cm,
∴AD=52−32=4cm,
当0≤x≤3时,y=12×x×4=2x;
当3<x≤8时,
过点P作PE⊥BC于点E,
则PC=x−3,PE=PCsin∠PCB=45PC=45x−3,
∴y=12CD×AD−12CD×PC=6−32×45x−3=−65x+485,
故y=2x0≤x≤3−65x+4853<x≤8,
画图像如下:
.
(2)根据图像,可得当0≤x≤3时,y随x的增大而增大.
(3)∵AD=4,
∴y=2x=4或y=−65x+485=4,
∵保留1位小数,误差不超过0.2,
∴2−0.2≤x≤2+0.2或143−0.2≤x≤143+0.2,
故x=2.0或x=4.7.
故答案为:x=2.0或x=4.7.
【点睛】本题考查了三线合一性质,勾股定理,三角函数,函数的图像,误差,熟练掌握三线合一性质,勾股定理,三角函数是解题的关键.
43.如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=3,BC=4,点O是AC的中点,动点P从点A出发,沿折线A→B→C运动,到达点C停止运动,设点P运动的路程为x,△AOP的面积为y,请解答下列问题:
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中画出y与x的函数图像,并写出它的一条性质:___________________________________;
(3)若直线y=kx+2与该函数图像有且只有2个交点,则k的取值范围为______.
【答案】(1)y=x,0≤x≤3−34x+2143(2)当0≤x≤3时,y随x的增大而增大
(3)−27≤k<13
【分析】(1)分点P在AB上和BC上,计算即可.
(2)画出图像,根据函数的性质,选择一个函数的性质描述即可.
(3)根据图像,确定符合题意的图像,再确定k值即可.
【详解】(1)如图,当点P在AB上时,
过点O作OD⊥AB于点D,
∵∠ABC=90°,
∴OD∥BC,
∴OAOC=ADDB,
∵点O是AC的中点,
∴OA=OC,
∴AD=DB,
∴OD=12BC,
∵BC=4,
∴OD=12BC=2,
∴y=12AP·OD=12×2×x=x,
∵AB=3,
∴y=12AP·OD=12×2×x=x,0≤x≤3;
如图,当点P在BC上时,
过点P作PE⊥AC于点E,
∵∠ABC=90°,AB=3,BC=4,
∴AC=32+42=5,
∴sinC=ABAC=35,
∵AB+BC=3+4=7,
∴PC=7−x,
∴sinC=PEPC=35,
∴PE=357−x,
∵点O是AC的中点,
∴OA=OC=12AC=52,
∴y=12AO·PE=12×52×357−x,
∵AB+BC=3+4=7,
∴y=−34x+2143综上所述,y=x,0≤x≤3−34x+2143(2)∵y=x,0≤x≤3−34x+2143列表如下:
画图如下:
故当0≤x≤3时,y随x的增大而增大,
故答案为:当0≤x≤3时,y随x的增大而增大.
(3)根据题意,当直线y=kx+2经过点A3,3时,与图像有一个交点,当直线y=kx+2经过点B7,0时,与图像有二个交点,
∴3=3k+2,7k+2=0,
解得k=13,k=−27
根据一次函数的性质,得当−27≤k<13时,直线y=kx+2与该函数图像有且只有2个交点,
故答案为:−27≤k<13.
【点睛】本题考查了勾股定理,三角形中位线定理,平行线分线段成比例定理,三角函数,一次函数的性质,熟练掌握勾股定理,三角形中位线定理,平行线分线段成比例定理,三角函数,一次函数的性质是解题的关键.
【题型3梯形中的动点问题】
44.如图1,在梯形ABCD中,∠A=∠B=90°,AB=6,BC=2AD=8,点E在边AB上且AE=2.动点P,Q同时从点E出发,点P以每秒1个单位长度沿折线E→A→D方向运动到点D停止,点Q以每秒2个单位长度沿折线E→B→C方向运动到点C停止.设运动时间为t秒,△PQC的面积为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)如图2,在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出△PQC的面积大于15时的t的取值范围 .
【答案】(1)y=12t(0(2)作图见解析,函数y的最大值是24(答案不唯一)
(3)54【分析】(1)分两种情形:当0(2)利用描点法画出函数图象即可;
(3)利用解析式结合图象判断即可.
【详解】(1)在梯形ABCD中,∠A=∠B=90°,
AB=6,BC=2AD=8,点E在边AB上且AE=2.
∴BE=AB−AE=4,AD=4,
当0y=12PQ⋅BC=12×2+1t×8
=12t
当2
y=12CQ⋅AB=12×4+8−2t×6
=36−6t
综上所述:y=12t(0(2)函数图象如图所示,函数y的最大值是24.
(3)当0解得t=54
当2解得t=72
观察图象可得,5415 ,
故答案为: 54【点睛】本题属于四边形综合题,主要考查了函数的图象,梯形形的性质,三角形的面积等知识,解题的关键是学会用分类讨论的思想思考问题.
45.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠D=90°,过点A作AE⊥BC于点E,AB=5,BC=7,BE=3.动点P从点B出发,沿B→A→D运动,到达点D时停止运动.设点P的运动路程为x,△APE的面积为y1..
(1)请直接写出y1与x之间的函数关系式以及对应的x的取值范围;
(2)请在直角坐标系中画出y1的图象,并写出函数y1的一条性质;
(3)若直线y2的图象如图所示,结合你所画y1的函数图象,直接写出当y1>y2时x的取值范围.(保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=−65x+6(0≤x≤5)2x−10(5(2)当0≤x≤5时,y1随x的增大而减小,当5(3)0≤x<3.3或7.1【分析】(1)当点P在AB上运动时,由y1=12×AE×PH,即可求解;当点P在AD上运动时,同理可解;
(2)通过取点描点连线绘制图象即可;再观察函数图象即可求解;
(3)观察函数图象即可求解.
【详解】(1)解:∵∠D=90°,AD∥BC,
则CD⊥CE,
即∠C=90°=∠D=∠AEC,
则四边形AECD为矩形,
在Rt△ABE中,AB=5,BE=3,则AE=4=AD,
则矩形AECD为边长为4的正方形;
当点P在AB上运动时,
过点P作PH⊥AE于点H,
则y1=12×AE×PH=12×4×AP×sin∠BAE=2×(5−x)×35=−65x+6(0≤x≤5),
当点P在AD上运动时,
同理可得:y1=2x−10(5即y1=−65x+6(0≤x≤5)2x−10(5(2)当x=0时,y1=6,当x=5时,y1=0,当x=9时,y1=8;
将上述坐标描点连线绘制图象如下:
从图象看,当0≤x≤5时,y1随x的增大而减小,当5(3)从图象看,当y1>y2时x的取值范围为:0≤x<3.3或7.1【点睛】本题是一次函数综合题,主要考查了一次函数的性质、正方形的判别和性质、面积的计算等,其中(1),要注意分类求解,避免遗漏.
46.如图,四边形ABCD中,AD∥BC,∠B=90°,AB=3,BC=2AD=4.点P从C出发,沿着折线CB→BA运动,到达点A停止运动.设点P运动的路程为x,连接DP,记△DPC的面积为y,请解答下列问题:
(1)直接写出y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中,画出该函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合图象,当△DPC的面积大于四边形ABCD面积的49时,直接写出x的取值范围.(结果保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=32x(0(2)图象见解析,性质答案不唯一,比如:①当0≤x≤4时,y随x的增大而增大,②当4(3)2.7≤x<6(答案不唯一,只要误差不超过0.2即可)
【分析】(1)分当0≤x≤4时,当4(2)根据函数解析式,画出函数图象,可从增减性方面写出一条性质即可;
(3)先求出四边形ABCD面积的49是4,再根据图象中y>4时,自变量的取值范围写出即可.
【详解】(1)解:当0≤x≤4时,
y=12PC⋅AB=12x×3=32x,
当4PB=x−4,AP=7−x,
∵BC=2AD=4.
∴AD=2,
∴y=S四边形ABCD−SΔPBC−SΔPAD
=12(AD+BC)⋅AB−12BC⋅PB−12AD⋅PA
=12(2+4)×3−12×4×(x−4)−12×2×(7−x)
=−x+10,
∴y关于x的函数关系式为:y=32x,0≤x≤4,−x+10,4(2)解:列表:
画该函数的图象如下:
函数性质:答案不唯一,比如:
①当0≤x≤4时,y随x的增大而增大,
②当4(3)解:∵四边形ABCD面积=12(AD+BC)⋅AB=12(2+4)×3=9,
∴四边形ABCD面积的49=4,
观察图象,y>4时,自变量的取值为:2.7(答案不唯一,只要误差不超过0.2即可).
【点睛】本题考查研究函数的一般方法,解答时涉及分段函数,一次函数,图形面积计算,代数式运算,掌握研究函数的一般方法是解题的关键.
47.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠ABC=90°,AB=6,BC=10,E是线段AB上从点A向点B运动的一个动点(不含A、B),F是线段BC上从点B向点C运动的一个动点(不含B、C),点E、F同时开始运动,当其中一个动点抵达终点时,另一个立即停止运动.连接EF,DF.已知点E在其运动路径上的速度始终为每秒1个单位长度,点F在其运动路径上的速度始终为每秒2个单位长度,设点E的运动时间为x秒,△BEF的面积为y1,△DFC的面积为y2
(1)请求出y1和y2关于x的函数解析式,并说明x的取值范围;
(2)在图2中画出y1关于x的函数图象,并写出一条这一函数的性质:______;
(3)若y1−13y2≥0,请结合函数图象直接写出x的取值范围(近似值保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=−x2+6x,y2=−6x+30,0(2)当x=3时,函数有最大值9(答案不唯一)
(3)1.5≤x<5
【分析】(1)作DG⊥BC于G,可得四边形ABGD为矩形,DG=AB=6,由题意可知:AE=x,则BE=6−x,BF=2x,CF=10−2x,再根据y1=12BE⋅BF,y2=12CF⋅DG,可得函数解析式,由其中一个动点抵达终点时,另一个立即停止运动,可得x的取值范围;
(2)利用描点法画出图形即可,由y1=−x2+6x=−(x−3)2+9,根据最值或增减性可得函数性质;
(3)由y1−13y2≥0,可得y1≥−2x+10,结合图象只需在图象中找到y1=−x2+6x在y=−2x+10上方部分对应的x的值即可.
【详解】(1)作DG⊥BC于G,
∵AD∥BC,∠ABC=90°,DG⊥BC,
∴∠DGC=∠ABC=90°,
∴AB∥DG,
∴四边形ABGD为矩形,
∴DG=AB=6,
由题意可知:AE=x,则BE=6−x,BF=2x,CF=10−2x,
∴△BEF的面积y1=12BE⋅BF=12(6−x)⋅2x=−x2+6x,
△DFC的面积:y2=12CF⋅DG=12(10−2x)×6=−6x+30,
∵当其中一个动点抵达终点时,另一个立即停止运动,
则点E运动时间最多为:6÷1=6秒,点F运动时间最多为:10÷2=5秒,
∴y1=−x2+6x,y2=−6x+30,0(2)列表:
描点(1,5),(2,8),(3,9),(4,8),(5,5)(用空心圆圈),
画出y1关于x的函数图象如图所示:
y1=−x2+6x=−(x−3)2+9,
由此可知:①当x=3时,函数有最大值9;
②当0故答案为:当x=3时,函数有最大值9(答案不唯一);
(3)∵y1−13y2≥0,
∴y1−13(−6x+30)≥0,即y1+2x−10≥0,即:y1≥−2x+10,
只需在图象中找到y1=−x2+6x在y=−2x+10上方部分对应的x的值即可,
由图可知两函数的交点横坐标约为1.5,其右侧部分y1=−x2+6x在y=−2x+10上方,
∴当y1−13y2≥0时,x的取值范围为1.5≤x<5.
【点睛】本题考查二次函数函数的图象与性质,涉及根据函数图象解不等式,解题的关键是掌握二次函数的图像和性质.
48.如图,四边形ABCD中,AD∥BC,∠B=90°,AB=3,BC=2AD=4.点P从C出发,沿着折线CB→BA运动,到达点A停止运动.设点P运动速度为2,时间为x,连接DP,记△DPC的面积为y,请解答下列问题:
(1)直接写出y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中,画出该函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合图象,当△DPC的面积不大于四边形ABCD面积的49时,直接写出x的取值范围.(结果保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=3x0≤x≤2y=−2x+102(2)图见详解,在0≤x≤2,y随x的增大而增大(有理即可)
(3)当△DPC的面积不大于四边形ABCD面积的49时,x的取值范围为0≤x≤1.3或3≤x≤3.5.
【分析】(1)当点P在BC上时,y=12AB⋅CP=12×3×2x=3x,当点P在AB上时,y=12AD+BC×AB−12AD⋅AP+12BC⋅BP,进而可求解;
(2)根据(1)中表达式画函数图象即可,在0≤x≤2,y随x的增大而增大(有理即可).
(3)S△DPC≤49S四边形ABCD=49×122+4×3=4,当点P在BC上时,y=3x≤4,当点P在AB上时,y=−2x+10≤4,进而可解答;
【详解】(1)解:当点P在BC上时,y=12AB⋅CP=12×3×2x=3x,
当点P在AB上时,y=12AD+BC×AB−12AD⋅AP+12BC⋅BP,
即y=122+4×3−12×4⋅2x−4+12×2⋅3−2x+4=−2x+10,
∴y=3x0≤x≤2y=−2x+102(2)根据(1)中表达式画函数图象如下:
\l "_Tc7615" 【题型1特殊平行四边形中的动点问题】 PAGEREF _Tc7615 \h 1
\l "_Tc13079" 【题型2三角形中的动点问题】 PAGEREF _Tc13079 \h 51
\l "_Tc31796" 【题型3梯形中的动点问题】 PAGEREF _Tc31796 \h 97
【题型1特殊平行四边形中的动点问题】
1.如图,已知矩形ABCD的边长为AB=4,AD=3,E、F分别在边AD、AB上,且DE=BF=2,点P是矩形边上的一个动点,点P从B出发,经过点C,到点D停止.记P点走过的路程为x,四边形AEPF的面积为y1.
(1)请直接写出y1关于x的函数关系式,并注明自变量的取值范围;
(2)在如图所示的坐标系中画出y1的函数图象,并写出一条该函数的性质;
(3)若关于x的函数y=kx+4−k与y1的图象有两个交点,请直接写出k的取值范围.
【答案】(1)y1=x+20
(1)当点P在BC上时,y1=S矩形ABCD−S△PBF−S梯形PCDE;当点P在CD上运动时,y1=S矩形ABCD−S△PDE−S梯形PCBF;分别列式计算即可;
(2)根据(1)中解析式画出函数图象即可;根据函数图象可得性质;
(3)首先求出直线y=kx+4−k过点(1,4),再判断出函数y=kx+4−k过点A、B(C)时为临界点,然后利用待定系数法求出直线m、n的解析式即可得到答案.
【详解】(1)解:当点P在BC上时,即0
=AB⋅AD−12×PB⋅FB−12×DE+CP×CD
=3×4−12×2x−12×2+3−x×4
=x+2;
当点P在CD上时,即3
=AB⋅AD−12×PD⋅DE−12×PC+BF×BC
=3×4−12×2×7−x−122+x−3×3
=−12x+132;
综上:y1=x+20
性质:当0
(3)∵y=kx+4−k=k(x−1)+4,
∴直线y=kx+4−k过点(1,4),如图点A,
当函数y=kx+4−k过点A、B(C)时为临界点,即直线m、n,
将点B(3,5)代入y=kx+4−k得:5=k(3−1)+4,
解得:k=12;
将点C(7,3)代入y=kx+4−k得:3=k(7−1)+4,
解得:k=−16;
∴当关于x的函数y=kx+4−k与y1的图象有两个交点时,k的取值范围为−16
(1)直接写出y1与x的函数关系式为:______.
(2)在给出的平面直角坐标系中画出y1的函数图象,并写出这个函数的一条性质:______.
(3)如图2,y2=4x的图象如图所示,根据函数图象,直接写出当y1≤y2时x的取值范围是______.(结果保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=34x0
(1)当点P在AB上运动时,此时0≤x≤4,由y1=12×AP×OH,即可求解;当点P在BC上运动时,同理可解;
(2)取点绘制图象,再观察函数图象即可求解;
(3)观察函数图象即可求解.
【详解】(1)∵AB=4,BC=3,O为AC的中点,
则AC=5,AO=OC=52,sin∠ACB=45;
当点P在AB上运动时,此时0≤x≤4,如图1,
过点O作OH⊥AB于点H,则OH=12BC=32,
则y1=12×AP×OH=12×x×32=34x;
当点P在BC上运动时,此时,4
故答案为:y1=34x(0
描绘上述各点绘制图象如下:
从图象看,当0
联立y1=7−x和y2=4x并解得:x=7+332≈6.4(不合题意的值已舍去),
从图象看,当y1≤y2时x的取值范围是:0
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出△OPB的面积为3时t的值.
【答案】(1)y=4−t0≤t<42t−84
【分析】本题考查了一次函数在实际问题中的应用,掌握函数的解析式求解、函数图象、数形结合的数学思想是解题关键.
(1)分类讨论0≤t<4、4
(3)作出直线y=3,确定其与函数y=4−t0≤t<42t−84
作OH⊥BP,如图所示:
∵AP=t,
∴BP=4−t
∵O是正方形的中心,
∴OH=2
∴S△OPB=12×BP×OH=4−t;
②当4
此时BP=2t−4,
∵O是正方形的中心,
∴OF=2
∴S△OPB=12×BP×OF=2t−8;
综上所述:y=4−t0≤t<42t−84
当0
可知直线y=3与函数y=4−t0≤t<42t−84
4.如图,矩形ABCD中,AB=4,BC=2,点F是线段CD的中点.动点P从点A出发,沿射线AB方向以每秒2个单位长度的速度运动,同时动点Q从点B出发沿折线B→C→F方向以每秒1个单位长度的速度运动.当点Q到达点F时,P、Q两点都停止运动.设动点P运动的时间为x秒,△PBQ的面积为y.
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围(面积不为0);
(2)在给定的平面直角坐标系内画出这个函数的图像,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图像,写出△PBQ的面积为1时x的值(保留一位小数,误差不得超过0.2).
【答案】(1)y=−x2+2x0
(3)x的值1.0或2.5
【分析】(1)分两种情况:当点P在线段AB上,点Q在BC上时,当点P在射线AB上时,点Q在CF上时,分别根据三角形的面积公式进行计算即可得到答案;
(2)先列表,再描点连线即可得到函数图象,由函数图象即可得出函数的性质;
(3)根据函数图象即可得到答案.
【详解】(1)解:根据题意得:
当点P在线段AB上,点Q在BC上时,
,
此时:AP=2x,BQ=x,0
∴y=S△PBQ=12BP⋅BQ=124−2xx=−x2+2x;
当点P在射线AB上时,点Q在CF上时,
,
此时:AP=2x,2
∴y=S△PBQ=12BP⋅BC=122x−4×2=2x−4;
综上所述:y=−x2+2x0
函数图像如图:
由函数图象可得:
函数的性质:
①当0
(3)解:由函数图象可得:
△PBQ的面积为1时x的值1.0或2.5.
【点睛】本题考查了动点问题、求函数解析式、画函数图象、从函数图象中获取信息,理解题意,正确取出函数解析式,采用分类讨论与数形结合的思想解题,是解此题的关键.
5.如图,在菱形ABCD中,AB=6,∠A=60°.点P,Q分别以每秒2个单位长度的速度同时从点A出发,点P沿折线A→D→C方向匀速运动,点Q沿折线A→B→C方向匀速运动,当两者相遇时停止运动.设运动时间为x秒,点P,Q的距离为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式,并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当y≤4时x的取值范围.
【答案】(1)y=2x0≤x≤312−2x3
【分析】此题考查了动点问题,一次函数的图象及性质,菱形的性质及等边三角形的判定和性质:
(1)当点P在AD,点Q在AB上运动时,即0≤x≤3时,证明△APQ是等边三角形,即可求解;当3
(3)观察函数图象即可求解.
正确理解动点问题是解题的关键.
【详解】(1)解:∵菱形ABCD,AB=6,∠A=60°,
∴AD+DC=AB+BC=12,∠A=∠C=60°,
∴总的运动时间为:12÷2=6(秒),
当点P在AD,点Q在AB上运动时,即0≤x≤3时,连接PQ,
由题意得AP=AQ,∠A=60°,
∴△APQ是等边三角形,
∴y=AP=2x;
当点P在CD,点Q在CB上运动时,即3<x≤6时,如图所示:△CPQ是等边三角形,
∴CP=12−2x,
∴y=12−2x;
综上可得:y=2x0≤x≤312−2x3
该函数图象如图所示:
当0≤x≤3时,y随x的增大而增大,当3
(3)解:从图象看,当y≤4时x的取值范围为:0≤x≤2或4≤x≤6.
6.如图,在平行四边形ABCD中,AB=3,BC=4,∠A=60°,动点P、Q分别以每秒1个单位长度的速度同时从点A出发,点P沿折线A→B→C方向运动到点C停止,点Q沿折线A→D→C方向运动到点C停止(点P、Q可以与线段端点重合),设运动时间是x(秒),点P、Q的距离是y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中,画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y>2时x的取值范围.
【答案】(1)y=x0
(3)观察图象即可求解.
【详解】(1)解:∵平行四边形ABCD中,AB=3,BC=4,∠A=60°,
∴AB=CD=3,AD=BC=4,∠A=∠C=60°,BC∥AD,
∴AD+DC=AB+BC=7,
∴总的运动时间为:8÷1=8秒,
当点P在AB,点Q在AD上运动时,即0
∴△APQ是等边三角形,
∴y=x;
当点Q在AD,点P在BC上运动时,即3
∴BP=EF,BE=PF,
∵AB=3,∠A=60°,
∴AE=12AB=32,
∴BE=AB2−AE2=323,
根据题意,得BP=x−3,AQ=x,
∴FQ=AQ−AE−EF=32,
∴PQ=PF2+FQ2=3,
即y=3;
当点Q在DC,点P在BC上运动时,即4
∴CP=CQ=7−x,
又∠C=60°,
∴△CPQ是等边三角形,
∴PQ=CP=7−x,
∴y=7−x;
综上可得:y=x0
性质:当4
【点睛】此题考查了动点问题,一次函数的图象及性质,勾股定理,平行四边形的性质及等边三角形的判定和性质等知识,正确理解动点问题是解题的关键.
7.如图,在菱形ABCD中,AB=5,BD=6,动点E从点A出发,沿A→B→C以每秒1个单位的速度运动,到达点C停止运动,过点E作EF⊥BD,设点E的运动时间为xs,点E到BD的距离EF为y.
(1)直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在给出的平面直角坐标系中,画出函数图象,并写出这个函数的一条性质______;
(3)根据函数图象直接写出不等式y≥2的解集是______.
【答案】(1)y=−45x+40≤x≤545x−45
(3)0≤x≤2.5或7.5≤x≤10.
【分析】本题是一次函数综合题,考查了菱形的判定与性质,相似三角形的判定与性质,勾股定理,一次函数的性质.
(1)由菱形的性质得出OA=OC,OB=OD=12BD=3,AB=BC=5,AC⊥BD,由勾股定理求出OA=4,证明△EFB∽△AOB,由相似三角形的性质得出BEAB=EFAO,则可得出答案;
(2)画出函数图象见解答,这个函数的图象关于直线x=5对称(或函数y的最大值为4等);
(3)由函数图象可得出答案.
【详解】(1)解:连接AC交BD于点O,
∵四边形ABCD是菱形,
∴OA=OC,OB=OD=12BD=3,AB=BC=5,AC⊥BD,
∴OA=AB2−OB2=52−32=4,
当0≤x≤5时,由题意可知AE=x,则BE=5−x,
∵EF⊥BD,
∴EF∥OA,
∴△EFB∽△AOB,
∴BEAB=EFAO,
∴5−x5=y4,
∴y=−45x+4;
当5
∴x−55=y4,
∴y=45x−4,
综上所述,y与x的函数关系式为y=−45x+40≤x≤545x−45
观察该函数图象可知,这个函数的图象关于直线x=5对称,
故答案为:这个函数的图象关于直线x=5对称(答案不唯一).
(3)解:由函数图象可知,当0≤x≤2.5或7.5≤x≤10时,y≥2,
∴不等式y≥2的解集是0≤x≤2.5或7.5≤x≤10.
故答案为:0≤x≤2.5或7.5≤x≤10.
8.如图1,在矩形ABCD中,AD=3,AB=2,动点P从点B出发,沿折线B−C−D运动,到达点D时停止运动,设点P的运动路程为x,由点A、B、P、D围成的图形的面积为y1,△BPD面积为y2.请解答下列问题:
(1)请直接写出y1、y2与x之间的函数表达式及x的取值范围,并在图2所示的平面直角坐标系中画出y1、y2的函数图象;
(2)根据函数图象,写出函数y1的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当y1=5时x的值(结果保留一位小数,误差范围不超过0.2).
【答案】(1)y1=x+3(0≤x<3)−32x+212(3≤x≤5),y2=x(0≤x<3)−32x+152(3≤x≤5),图象见解析
(2)见解析
(3)x≈3.7或2
【分析】(1)分情况讨论,由梯形的面积公式及三角形的面积公式可求解;
(2)由函数的图象可写出函数y1的一条性质;
(3)将y1=5代入可求解.
【详解】(1)解:当点P在BC上时,根据题意可知:BP=x,
∴y1=12×(BP+AD)⋅AB=12(x+3)×2=x+3(0≤x<3),
y2=12BP⋅CD=12x⋅2=x;
当点P在CD上时,根据题意可知:DP=5−x,
∴y1=12×(DP+AB)⋅AD=12(5−x+2)×3=−32x+212(3≤x≤5),
y2=12PD⋅BC=12(5−x)⋅3=−32x+152.
综上所述:y1=x+3(0≤x<3)−32x+212(3≤x≤5),y2=x(0≤x<3)−32x+152(3≤x≤5);
函数图象如图所示:
(2)由图象可得y1的最大值为6;
(3)当点P在BC上时,5=x+3,
解得x=2,
当点P在CD上时,5=−32x+212,
∴x≈3.7,
综上所述:当y1=5时,x≈3.7或2.
【点睛】本题是一次函数综合题,考查了矩形的性质,三角形的面积公式,一次函数的图象和性质,分类讨论思想.
9.如图,正方形ABCD的边长为42,AC,BD交于点O,动点M从D点出发,沿D→O→A(不与A、D重合)以每秒1个单位长度的速度运动到点A时停止运动.设运动时间为t秒,△MAD面积为y.
(1)直接写出y关于t的函数关系式并注明t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中,画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)若y1=8tt>0,结合函数图象,直接写出y≤y1时t的取值范围.(结果保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=2t0
(3)0
(3)先求出两函数的交点横坐标,然后根据图象法求解即可.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是正方形,
∴ OA=OD,∠AOD=90°,∠OAD=∠ODA=45°,
∵正方形ABCD的边长为42,即AD=42,
∴ OA=OD=22AD=4,
∴ OA+OD=8;
当点M与点O重合时,t=4;
当点M与点A重合时,t=8;
如图1−1所示,当点M在OD上,即当0
∵ MN⊥AD,
∴ △MND是等腰直角三角形,
∴ MN=DN=22DM=22⋅t=22t,
∴ y=S△MAD=12AD⋅MN=1242⋅22t=2t;
如图2−2所示,当点M在OA上,即当2
∵ MN⊥AD
∴ △MNA是等腰直角三角形,
∴ MN=NA=12AM=224+4−t=−22t+42,
∴ y=S△MAD=12AD⋅MN=12×42−22t+42=−2t+16;
综上所述,y=2t0
由函数图象可知,该函数的最大值为8;
故答案为:该函数的最大值为8(答案不唯一);
(3)解:如图1−4,
联立y=2ty=8t,解得t=2y=4或t=−2y=−4(舍去);
联立y=−2t+16y=8t,解得t=4+23y=8−43或t=4−23y=8+43(舍去),
∴反比例函数y=8t与函数y=2t0
10.如图1,在正方形ABCD中,AB=4,动点P从点A出发,沿折线A−B−C运动,当点P到达点C时停止运动.连结DP,DB,若点P运动的路程为xx≥0,△BPD的面积为y,当点P与点B重合时的值为0
(1)求y与x之间的函数解析式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在图2的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数图象的一条性质;
(3)根据图象,直接写出当y>4时,x的取值范围.
【答案】(1)y=−2x+8,0≤x≤42x−8,4
(3)0≤x<2或6
(3)根据图象,当y=4时,x=2或x=6,即可得到当y>4时,x的取值范围.
【详解】(1)解:当0≤x≤4时,△BPD的面积为y=124−x×4=−2x+8,
当4
(3)根据图象,当y=4时,x=2或x=6,
∴当y>4时,x的取值范围为0≤x<2或6
11.如图,已知四边形ABCD是菱形,∠A=60°,AB=43,E是对角线BD延长线上一点,且DE=BD.动点P在线段BE上运动.过P作PM⊥射线BC于M,作PN⊥射线CD于N.记P到BC的距离为x,P到射线CD的距离为y1.已知y2=4xx>0.
(1)y1与x之间的函数关系式是:______________
(2)在给定的平面直角坐标系中画出y1的函数图象,并写出这个函数图象的一条性质:______________.
(3)结合图像,当y1≥y2时,直接写出x的范围:_______.(保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=−x+60≤x≤6y1=x−66
(3)0.8≤x≤5.2或x≥6.6
【分析】(1)分两种情况计算,当点P在线段BD上时,即0≤x≤6时和当点P在线段DE上时,即6
(3)联立关系式构成方程组求出交点坐标,根据图象即可写出不等式的解集.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是菱形,∠A=60°,AB=43,
∴AB=AD=BC=CD=43,
∴△ABD,△CBD均是等边三角形,
∴∠CBD=∠CDB=60°,
当点P与点D重合时,PM⊥BC,
∴BM=12BD=23,
∴PM=6,即此时x=6,
当点P与点E重合时,PM⊥BC,
∴BM=12BE=43,
∴PM=12,即此时x=12,
①当点P在线段BD上时,即0≤x≤6时,如下图:
∵PM⊥BC,PM=x,
∴sin∠PBN=xBP=32,
∴BP=233x,
∴PD=43−233x,
∵PN⊥CD,PN=y1,
∴sin∠PDN=y143−233x=32,
∴y1=−x+60≤x≤6;
②当点P在线段DE上时,即6
同①得:BP=233x,∠PDN=∠BDC=60°,
∴PD=233x−43,
∴sin∠PDN=y1233x−43=32,
∴y1=x−6;
故答案为:y1=−x+60≤x≤6y1=x−66
观察图象可得:
当0≤x≤6时,y随x的增大而减小;
故答案为:当0≤x≤6时,y随x的增大而减小;
(3)解:y1=−x+6y2=4x,
解得:x1=3+5y1=3−5,x2=3−5y2=3+5,
y1=x−6y2=4x,
解得:x1=3+13y1=−3+13,x1=3−13y1=−3−13(舍去),
∴结合图像,当y1≥y2时,
3−5≤x≤3+5或x≥3+13,
即0.8≤x≤5.2或x≥6.6.
故答案为:0.8≤x≤5.2或x≥6.6.
【点睛】本题考查了菱形的性质,等边三角形的判定与性质,求反比例函数与一次函数的交点坐标,画一次函数图象并根据图象判断不等式的解集,熟练掌握相关知识是解题关键.
12.如图,在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,动点P,Q分别从点B,A同时出发,P点以每秒1个单位长度的速度沿着B→C→A运动,到达A点停止运动,点Q以每秒49个单位长度的速度由A→D运动,P点运动时间为t秒,令△ABP的面积为y1,△CDQ的面积为y2,回答下列问题:
(1)请直接写出y1,y2与t之间的函数关系式以及对应的t的取值范围;
(2)请在平面直角坐标系中画出y1,y2的图象,并写出y1的一条性质;
(3)求当y1>y2时,t的取值范围.
【答案】(1)y1=3t20≤t≤4−65t+5454
(3)t>3613
【分析】(1)根据矩形的性质可得BC=AD=4,AB=CD=3,∠B=90°,再由勾股定理求出AC的长,然后根据当点P在BC边上时,当点P在AC上时,结合三角形面积公式求出y1与t之间的函数关系式,再由y2=12CD×DQ,即可求解;
(2)利用两点法画出函数图象,即可求解;
(3)观察图象得:y1=3t2与y2=−23t+6相交,联立求出t=3613,即可.
【详解】(1)解:在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,
∴BC=AD=4,AB=CD=3,∠B=90°,
∴AC=AB2+BC2=5,
当点P在BC边上时,BP=t,此时0≤t≤4,
∴y1=S△ABP=12AB×BP=12×3t=3t2;
当点P在AC上时,AP=5+4−t=9−t,此时4
∵S△ABC=12AB×BC=12BE×AC,
∴12×3×4=12BE×5,解得:BE=125,
∴y1=S△ABP=12BE×AP=12×125×9−t=−65t+545;
∴y1与t之间的函数关系式为y1=3t20≤t≤4−65t+5454
∴y2=12CD×DQ=12×3×4−49t=−23t+60≤t≤9;
(2)解:对于y1=3t20≤t≤4
当t=4时,y1=6,
对于y1=−65t+5454
当t=9时,y1=0,
对于y2=−23t+60≤t≤9,
当t=0时,y2=6,
当t=9时,y2=0,
画出图象如下:
观察图象得:当t=4时,y1取得最大值,最大值为6;
(3)解:观察图象得:y1=3t2与y2=−23t+6相交,联立得:
3t2=−23t+6,解得:t=3613,
∴当y1>y2时,t的取值范围t>3613.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质,勾股定理,一次函数的的图象和性质,利用面积公式求出函数关系式是解题的关键.
13.如图,在菱形ABCD中,AB=4,∠A=60°,动点M,N均以每秒1个单位长度的速度同时从点A出发,点M沿折线A→D→C方向运动,点N沿折线A→B→C方向运动,当两者相遇时停止运动.设运动时间为x秒,点M,N的距离为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出点M,N相距超过3个单位长度时x的取值范围.
【答案】(1)y=x(0
(3)结合图象利用y=3分别求解即可.
【详解】(1)解:∵菱形ABCD,AB=4,∠A=60°,
∴AD+DC=AB+BC=8,∠A=∠C=60°,
∴总的运动时间为:8÷1=8秒,
当点M在AD,点N在AB上运动时,即0
由题意得AM=AN,∠A=60°,
∴△AMN是等边三角形,
∴y=x;
当点M在CD,点N在CB上运动时,即4
∴y=8−x;
综上可得:y=x(0
对于y=8−x,当x=8时,y=0,
函数图象如图:
当0
14.如图,四边形ABCD是边长为6的菱形,∠A=60°,动点P,Q分别以每秒2个单位长度的速度同时从点A出发,点P沿折线A→D→C→B方向运动,点Q沿折线A→B→C→D方向运动,当两点相遇时停止运动.设运动时间为t秒,点P,Q两点间的距离为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出点P,Q相距3个单位长度时t的值.(结果保留一位小数)
【答案】(1)y=2t0≤t≤312−2t3
【分析】(1)根据菱形的性质可得AB=BC=CD=DA=6,∠A=∠C=60°,求出点运动时间为6秒,分0≤t≤3和3
(3)结合图象或当y=3时,代入关系式求解即可.
【详解】(1)∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=DA=6,∠A=∠C=60°,
根据题意可得:运动的总时间为6+6÷2=6秒,、
则当0≤t≤3时,有AP=AQ=2t,
∴△APQ是等边三角形,
∴y=PQ=AP=2t,
当3
∴y=PQ=CP=12−2t,
∴y=2t0≤t≤312−2t3
(2)函数图象如图所示:
根据图象可得:当0≤t≤3时,y随着x的增大而增大,当3
解得:t=1.5或t=4.5;
所以P,Q相距3个单位长度时t的值为1.5或4.5.
【点睛】本题考查了菱形的性质、一次函数的图象与性质以及等边三角形的判定和性质等知识,熟练掌握菱形的性质、等边三角形的判定和性质是解题的关键.
15.如图,在菱形ABCD中,AB=5,BD=6,动点E从点A出发,沿A→B→C以每秒1个单位的速度运动,到达点C停止运动,过点E作EF⊥BD,设点E的运动时间为x(s),点E到BD的距离EF为y.
(1)直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在给出的平面直角坐标系中,画出函数图象,并写出这个函数的一条性质___________;
(3)根据函数图象直接写出不等式y≥2的解集是___________.
【答案】(1)y=−45x+40≤x≤545x−4(5
(3)0≤x≤52或152≤x≤10.
【分析】(1)连接AC与BD交于点O,根据菱形的性质可知AC⊥BD,利用勾股定理求出OA=OC的长,最后通过相似三角形的性质即可求解.
(2)根据画图象的方法即可求解;
(3)根据图象的性质即可求解.
【详解】(1)如图,连接AC与BD交于点O,
,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,AB=BC=5,OA=OC,OB=OD=12BD=3,
∴∠AOB=∠COB=90°,
由勾股定理得:OA=OC=AB2−OB2=52−32=4,
∵EF⊥BD,
∴∠EFB=∠AOB=90°,
∴EF∥AC,
∴△EBF∽△ABO,
∴BEBA=EFAO,
∵AE=x,
∴BF=5−x,
∴5−x5=y4,
∴y=−45x+40≤x≤5,
同理:当E在BC上时y=45x−4(5
根据图象可知:图象关于直线x=5对称,
(3)解:如图,
当y=2时,2=−45x+4,解得:x=52,2=45x−4,解得:x=152,
当y≥2时
∴0≤x≤52或152≤x≤10,
故答案为:0≤x≤52或152≤x≤10.
【点睛】此题考查了菱形的性质,相似三角形的判定与性质和一次函数的图象及其性质,解题的关键是熟练掌握以上知识的应用.
16.如图,在正方形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,AD=6,动点P以每秒2,从点A出发,沿折线A→O→D方向运动,设运动时间为x0
(1)请直接写出y1,y2与x之间的函数关系式,并写出x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中,画出y1和y2的函数图象,并写出函数y1的一条性质:______;
(3)结合函数图象,估计当y1=y2时x的近似值.(近似值保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=3x0
【分析】(1)分P在AO运动和P在OD上运动两种情况,用含x的代数式表示出三角形的高(底),利用三角形面积公式即可列式求解;
(2)根据函数解析式描点画图;
(3)借助函数图象求解,函数图象的交点对应的x的值即可所求.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是正方形,
∴△AOD是等腰直角三角形,
∴AO=OD=22AD=22×6=32,
如图,过点P向AD作垂线交AD于点H,过点Q向BD作垂线交BD于点E,
则△APH与△DQE是等腰直角三角形,
①当点P在AO运动时,
∵动点P以每秒2个单位的速度,32÷2=3,
∴AP=2x0
∴S△APD=12AD⋅PH=12×6x=3x,
∴y1=3x0
∴PH=22PD=22×62−2x=6−x3
y1=3x0
∴S△COQ=12CQ⋅12AD=12×8x×12×6=12x,
∴y2=12x0
由图可知,函数y1是分段函数,当0
故当y1=y2时x的近似值为2或5.2.
【点睛】本题考查几何图形中动点的函数图象,解题的关键是根据正方形的性质求出相关线段的长度,熟练运用数形结合思想.
17.如图1,在矩形ABCD中,AB=3,BC=8,点P从点A出发以每秒1个单位的速度沿AD的方向向终点D运动,同时点Q从点B出发,以每秒2个单位的速度沿射线BC的方向运动,当点P与点D重合时同时停止运动,连接AQ、PQ、DQ,记运动时间为x秒,y1=S△APQ(当x=0时,y1=0),y2=S△DCQ(当点Q与点C重合时,y2=0).
(1)直接写出y1、y2与x之间的函数表达式,并写出自变量的取值范围;
(2)在图2中画出y1、y2的函数图象,并写出函数y2的一条性质;
(3)结合画出的函数图象,直接写出y1=y2时,点P的运动时间为多少秒.(保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=32x0≤x≤8,y2=−3x+120≤x≤43x−124
【分析】(1)由题意可知AP=x,0≤x≤8,再利用S△APQ=12AP⋅AB,即可得到y1与x之间的函数表达式;由题意可知BQ=2x,当0≤x≤4时,CQ=8−2x;当4
(3)根据函数图象可知y1和y2有两个交点,分两种情况讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵矩形ABCD,
∴AB=CD=3,BC=AD=8,
∵点P从点A出发以每秒1个单位的速度沿AD的方向向终点D运动,运动时间为x秒,
∴AP=x,
∵当点P与点D重合时同时停止运动,
∴0≤x≤8,
∴y1=S△APQ=12AP⋅AB=32x0≤x≤8,
∵点Q从点B出发,以每秒2个单位的速度沿射线BC的方向运动,
∴BQ=2x,
当0≤x≤4时,此时点Q在BC上,CQ=BC−BQ=8−2x
∴y2=S△DCQ=12CQ⋅CD=128−2x×3=−3x+12,
当4
∴y2=−3x+120≤x≤43x−124
y2与x的对应数据如下,
y1、y2的函数图象如下:
由函数图象可知,当0≤x≤4时,y2随x的增大而减小;当4
当0≤x≤4时,32x=−3x+12,解得:x=83≈2.7,
当4
【点睛】本题是一次函数与几何综合问题。考查了矩形的性质,三角形的面积公式,描点法画函数图象,一元一次方程的应用等知识,根据三角形面积公式正确列出y1、y2与x之间的函数表达式,并画出函数图象是解题关键.
18.如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=4,点E和F分别为AD与AB边的中点,动点P从B点出发,沿折线B→C→D运动,当到达D点时停止运动.设P点的运动路程为x,连接FP、PE,设△PEF的面积为y.
(1)直接写出y与x的函数关系式,并注明自变量x的取值范围;
(2)在直角坐标系中画出y与x的函数图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,当函数y满足y≥53,写出x的取值范围.
【答案】(1)y=12x+10≤x≤4−x+74
(3)43≤x≤ 163
【分析】(1)分两种情况:当点P在BC上运动时,当点P在CD上运动时,结合梯形、三角形面积公式即可求解;
(2)结合(1)中解析式即可画出函数图象,然后根据图象得出函数的性质;
(3)求出y=53时对应的x的值,然后观察图象找出y≥53时所对应的自变量的取值范围即可.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是矩形,AB=2,AD=4,点E和F分别为AD与AB边的中点,
∴AF=BF=1,AE=DE=2,AD=BC=4,
设P点的运动路程为x,
当点P在BC上运动时,即0≤x≤4时,BP=x,
∴△PEF的面积y=S梯形ABPE−S△AEF−S△BFP
=12×2×2+x−12×1×2−12×1⋅x
=12x+1,
当点P在CD上运动时,即4
∴△PEF的面积y=S梯形ADPF−S△AEF−S△DEP
=12×4×1+6−x−12×1×2−12×2⋅6−x
=−x+7,
综上,y=12x+10≤x≤4−x+74
由图象可知:函数的最大值为3;
(3)当y=53时,即12x+1=53或−x+7=53,
解得:x=43或x=163,
由图象可知:当函数y满足y≥53,x的取值范围为43≤x≤163.
【点睛】本题考查了矩形的性质,一次函数的应用,一次函数的图象和性质,正确理解题意,利用梯形、三角形的面积公式列出函数关系式是解本题的关键.
19.如图,E为矩形ABCD的边AD上的一个动点,F为射线DC上的一个动点,BE⊥AF于点G,AB=2,BC=4.设AE=x,CF=y1, y2=4x.
(1)请直接写出y1与x之间的函数关系式及对应的x的取值范围;
(2)在如图所示的平面直角坐标系中画出y1 ,y2 的图像,并写出函数y1的一条性质;
(3)结合你所画的函数图象,直接写出不等式y1≤y2的解集.
【答案】(1)y1=2−2x(0≤x≤1)2x−2(1
(3)0
(2)先取点,然后用平滑的曲线连接;
(3)根据函数图像,选取y1在y2下方的部分的自变量的取值范围.
【详解】(1)①当0≤x≤1时,F在线段CD上,
∵矩形ABCD中,BE⊥AF,
∴∠1+∠3=∠2+∠3=90°,
∴∠1=∠2,
∴△BAE∽△ADF,
∴ABAD=AEDF=24=12,
∵AE=x,
∴DF=2x,
∴CF=y1=2−2x;
②当1
∴CF=y1=2x−2,
综上所述,y1=2−2x(0≤x≤1)2x−2(1
由图可知,y1的图像关于直线x=1对称.
(3)由(2)图可知,0
20.如图,已知矩形ABCD的边长为AB=4,AD=3,E,F分别在边AD,AB上,且DE=BF=2,点P是矩形边上的一个动点,点P从B出发,经过点C,到D点停止.记P点走过的路程为x,四边形AEPF的面积为y1.
(1)请求出y1关于x的函数关系式,并写出自变量的取值范围;
(2)在坐标系中画出y1的函数图象;
(3)观察函数图象,请写出一条该函数的性质;
(4)已知关于x的函数y=kx+4−k与y1的图象有两个交点,写出k的取值范围.
【答案】(1)y1=x+2(0
(3)见解析
(4)−16
(2)当x=0时,y1=2,当x=3时,y1=5,当x=7时,y1=3,将上述三点描点、连线绘制图象即可;
(3)从图象看,当0≤x≤3时,y1随x的增大而增大,当3
【详解】(1)解:当点P在BC上运动时,即0
当点P在CD上运动时,即3
则y1=S矩形ABCD−S△PDE−S梯形PCBF=3×4−122+x−3⋅3−12×2×7−x=−12x+132,
即y1=x+2(0
将上述三点描点、连线绘制图象如下:
(3)从图象看,当0≤x≤3时,y1随x的增大而增大,当3
当函数y=kx+4−k过点A、B(C)时为临界点,即直线m、n,
将点B(3,5)的坐标代入y=kx+4−k得:5=k(3−1)+4,
解得:k=12;
将点C(7,3)的坐标代入y=kx+4−k得:3=k(7−1)+4,
解得:k=−16;
即−16≤k<12.
【点睛】本题为一次函数综合运用题,涉及到一次函数的基本性质、面积的求法、函数作图等,其中(4),确定临界点是本题解题的关键.
21.如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=4,动点P,Q同时从B点出发,点P沿着B→C方向运动,点Q沿着B→A→D方向运动,有一点到达终点,另一点停止运动,已知点P的速度是每秒1个单位长度,点Q的速度是每秒2个单位长度,若运动时间为x秒,将AQ的长度记为y1,△BPD的面积记为y2.
(1)直接写出y1,y2与x之间的函数表达式,并注明自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中画出y1,y2的图象并写出y1的一条性质;
(3)若函数y=kx+2与y1有两个交点,求k的取值范围.
【答案】(1)y1=3−2x0≤x<1.52x−31.5≤x≤3.5,y2=32x0≤x≤3.5
(2)见解析
(3)−43≤k≤47
【分析】(1)当0≤x<1.5时,点Q在AB上运动,则y1=AQ=AB−BQ=3−2x,当1.5≤x≤3.5时,点Q在AD上运动,同理可解;由y2=12×BP•CD,即可求解;
(2)通过取点、描点、连线、绘制图象即可求解;
(3)从图象看,当函数y=kx+2过点3.5,4和1.5,0时,两条直线恰好有2个交点,进而求解.
【详解】(1)当0≤x<1.5时,点Q在AB上运动,
则y1=AQ=AB−BQ=3−2x,
当1.5≤x≤3.5时,点Q在AD上运动,
同理可得:y1=2x−31.5
则y2=12×BP⋅CD=12×x×3=32x0≤x≤3.5;
(2)对于y1=3−2x(0≤x<1.5)2x−3(1.5≤x≤3.5),
当x=0时,y1=3,当x=1.5时,y1=0,当x=3.5时,y1=4,
对于y2=32x0≤x≤3.5,
当x=0时,y2=0,当x=2时,y2=3,
通过对上述点描点、连线、绘制图象如下:
从图象看,当0≤x<1.5时,y1随x的增大而减小,当1.5≤x≤3.5,y1随x的增大而增大(答案不唯一);
(3)从图象看,当函数y=kx+2过点3.5,4和1.5,0时,两条直线恰好有2个交点,
将3.5,4代入y=kx+2得:4=3.5k+2,则k=47,
将1.5,0代入y=kx+2得:0=1.5k+2,则k=−43,
∴k的取值范围为:−43≤k≤47.
【点睛】本题考查了一次函数综合运用,涉及到矩形性质,一次函数的基本性质,主要考查学生分析问题和解决问题的能力.
22.如图,在矩形ABCD中AB=3,BC=4.点E为CB中点,动点P从点E出发,沿折线E→C→D→C运动,当它回到点C时停止,设点P运动的路程为x,连接AP,PD.设三角形ADP的面积为y.
(1)求出y与x的函数关系式,并注明x的取值范围,在x的取值范围内画出y的函数图象;
(2)根据函数图象,写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y=2时x的值.
【答案】(1)y=60≤x≤210−2x2
【分析】(1)根据点P的移动轨迹,分阶段分情况讨论计算面积;
(2)根据一次函数的图象分析性质和求值即可;
(3)根据函数图象,把y=2代入函数解析式进行计算即可.
【详解】(1)解:∵在矩形ABCD中,点E是BC的中点,BC=4,AB=3;
∴EC=12BC=12×4=2,AD=BC=4,DC=AB=3,
在矩形ABCD中,点P在EC之间移动时,△ADP底边AD上的高=矩形的宽AB=3;
点P在DC之间移动时,△ADP底边AD上的高等于PD,
点P从E到C移动时,即0≤x≤2时,△ADP的面积y=12×AD×3=12×4×3=6;
点P从C到D移动时,即2
∴y=60≤x≤210−2x2
(2)解:根据图象可知:当0≤x≤2时,y不变;当2
∴x的值是4或6.
【点睛】本题考查函数及函数图象,理解题意,分情况讨论是解题的关键.
23.如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=3.动点P从点A出发,沿折线A→C→B运动,当它到达点B时停止运动,设点P运动的路程为x,连接AP,BP.设三角形ABP的面积为y.
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并注明x的取值范围,在x的取值范围内画出y的函数图象;
(2)根据函数图象,写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y=5时x的值(结果保留一位小数,误差范围±0.2).
【答案】(1)y=65x0
(3)当y=5时x的值约为4.2或5.5
【分析】(1)先根据勾股定理求得AC的长,然后分当0
(3)根据函数图象求自变量的值即可求解.
【详解】(1)解:∵在矩形ABCD中,AB=4,BC=3.
∴AC=AB2+BC2=5,
当0
∴BC∥PQ
∴△APQ∽△ACB,
∴APAC=PQBC,即x5=PQ3,
∴PQ=35x,
∴y=12AB⋅PQ=12×4×35x=65x,
当5≤x≤8时,点P在BC上,如图所示,连接AP,
∴BP=AC+BC−x=8−x,
∴y=12AB⋅PQ=12×4×8−x=−2x+16,
综上所述,y=65x0
(2)根据函数图象,可得,当x=5时,函数取得最大值,最大值为6;
(3)根据函数图象,可得,当y=5时x的值约为4.2或5.5.
【点睛】本题考查了动点问题的函数图象,相似三角形的性质,矩形的性质,勾股定理,一次函数图象与性质,根据题意得出函数图象是解题的关键.
24.如图1,在矩形ABCD中,AD=4,AB=3,动点P从点B出发,延折线B-C-D运动,到达点D时停止运动,设点P的运动路程为x,由点A、B、P、D围成的图形的面积为y.请解答下列问题:
(1)请直接写出y与x之间的函数表达式及x的取值范围,并在图2所示的平面直角坐标系中画出y的函数图象;
(2)根据函数图象,写出函数y的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当y=8时x的值(结果保留一位小数,误差范围不超过0.2).
【答案】(1)y=32x+60≤x≤4−2x+204
(3)x1≈1.3,x2≈6.0
【分析】(1)分两种情况讨论:当点P在BC上,即0≤x≤4,当点P在CD上,即4
(3)根据函数图象,写出结果即可.
【详解】(1)解:当点P在BC上,即0≤x≤4时,y=3x+42=32x+2;
当点P在CD上,即4
(2)解:增减性:当0
当x=4时,函数有最大值为12,
当x=0和x=7时函数有最小值为6;
(3)解:根据函数图象可知,当y=8时,x1≈1.3或x2≈6.0.
【点睛】本题主要考查了动点问题的函数图象,求函数解析式,解题的关键是理解题意,求出函数解析式.
【题型2三角形中的动点问题】
25.如图,在△ABC中,∠C=60°,BC=3厘米,AC=4厘米,点P从点B出发,沿B→C→A以每秒1厘米的速度匀速运动到点A,设点P的运动时间为x秒,B、P两点间的距离为y厘米.小新根据学习函数的经验,对函数y随自变量x的变化而变化的规律进行了探究,下面是小新的探究过程,请补充完整:
(1)通过取点、画图、测量,得到了x与y的几组值,如下表:
m的值是______;当0≤x≤3时,y与x的函数关系式是______.
(2)先补全平面直角坐标系,再画出该函数的图象,并写出函数图象的性质:______(写出一条即可).
(3)结合画出的函数图象,解决问题:在曲线部分的最低点时,P运动的时间为______秒.
【答案】(1)3;y=x
(2)见解析;见解析;当0≤x≤3时,y随x的增大而增大
(3)92
【分析】(1)根据表格信息可得运动时间,证明△BCP是等边三角形可得BP=3,再根据题意,得当0≤x≤3时,y是关于x的正比例函数,即可得出答案;
(2)首先补全平面直角坐标系,再根据描点,连线,画图步骤画出图象,最后根据函数图象写出性质即可;
(3)找到点P位置,求出CP长度,再求出时间,即可.
【详解】(1)解:根据表可知,运动6s,即BC+CP=6,
∵BC=3,
∴CP=6−3=3,
∵∠C=60°,
∴△BCP是等边三角形,
∴BP=3,即m=3,
根据题意得:当0≤x≤3时,y是关于x的正比例函数,
设当0≤x≤3时,y与x的函数关系式是y=kx,
把点1,1.0代入得:k=1,
∴当0≤x≤3时,y与x的函数关系式是y=x;
故答案为:3;y=x
(2)解:补全平面直角坐标系如下图,描点,连线,画图象如下,
性质:当0≤x≤3时,y随x的增大而增大;
故答案为:当0≤x≤3时,y随x的增大而增大
(3)解:P点位置如图,
此时曲线位置为最低点,BP⊥AC,
∵∠C=60°,
∴∠CBP=30°,
∴CP=12BC=32,
∴运动时间x=3+32÷1=92,
故答案为:92.
【点睛】本题考查动点问题的函数图象、等边三角形的判定与性质、函数图象、含30°角的直角三角形,解题关键在画出图象,正确应用“从直线外一点到直线上的连线中,垂线段最短”.
26.如图,Rt△ABC中,AB=6,AC=8,动点M、N分别以每秒3个单位长度、4个单位长度的速度同时从A出发,点M沿折线A→B→C方向运动,点N沿折线A→C→B方向运动,点M达点B后,点M、点N的运动速度均变为每秒1个单位长度运动,当两点相遇时停止运动,设运动时间为t秒,点M、N的距离为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并直接写出自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出函数的图像,并写出函数的一条性质;
(3)当M,N两点相距6个单位长度时,直接写出t的值.
【答案】(1)y=5t,0≤t≤214−2t,2
(3)t的值为65或4
【分析】(1)分0≤t≤2及2
(3)根据所求得的函数关系式,求出当y=6时的自变量值即可.
【详解】(1)解:由勾股定理得:BC=AB2+AC2=10;
当M、N分别运动到点B、C时,运动时间为6÷3=2(秒);当M、N在BC上相遇时,2(t−2)=10,解得t=7;
①当0≤t≤2时,M、N分别在边AB,AC上,此时AM=3t,AN=4t,
由勾股定理得y=MN=AM2+AN2=5t;
②当2
则y=MN=BC−BM−CN=10−(t−2)−(t−2)=14−2t;
综上,所得函数关系式为y=5t,0≤t≤214−2t,2
当0≤t≤2时,函数值随自变量的增大而增大(答案不唯一);
(3)解:当0≤t≤2时,5t=6,得t=65;
当2
【点睛】本题是动点问题,考查了勾股定理,求函数解析式,画一次函数图象,已知函数值求自变量值等知识,注意分类讨论.
27.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=3,AC=4,动点D以每秒1个单位长度的速度沿折线A→B→C方向运动,当点D运动到点C时停止运动.设运动时间为x秒,△ACD的面积为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式井注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出△ACD的面积为4时x的值,x1=______,x2=______.
【答案】(1)y关于x的函数关系式为y= 2x(0
【分析】本题是一次函数综合题,考查了三角形的面积,直角三角形的性质,一次函数的性质,灵活运用这些性质解决问题是解题的关键;
(1)分两种情况,当点D在AB上,0
(3)由(2)中的图象及一次函数图象上点的坐标特征可得出答案.
【详解】(1)当点D在AB上,0
∴BC=AB2+AC2=5,
∵AD=x,
∴S△ACD=12AC⋅AD=12×4×x=2x,
∴y=2x;
当点D在BC上时,3≤x<8,如图,过点D作DE⊥AC于E,
∵BC=5,
∴CD=8−x,
∵sin∠ACB=ABBC=35,
∴ED8−x=35,
∴ED=35(8−x),
∴S△ACD=12×CA×ED=12×4×35(8−x)=485−65x,
∴y=485−65x.
综上所述,y关于x的函数关系式为y= 2x(0
(2)如图,该函数的一条性质为:在0
(3)由图象可知将y=4(1)中方程可得,x1=2,x2=143.
∴△ACD的面积为4时x的值为2或143.
故答案为:2,143.
28.如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=3,sin∠ACB=35,动点P从点A出发,沿着折线A→B→C每秒1个单位的速度运动(不包含端点A、C),设点P运动的时间为x秒,△PAC的面积为y.
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出一条该函数的性质;
(3)结合函数图象,请直接写出△PAC的面积为3时x的值(结果保留一位小数).
【答案】(1)y=2x0
【分析】本题考查研究函数的一般方法,解题涉及分段函数,一次函数,掌握研究函数的一般方法是解题的关键,还考查了解直角三角形.
(1)分点P在AB上和BC上分别讨论即可;
(2)列表、描点、连线,画出函数图象,从函数的某一方面性质,比如增减性写出一条即可;
(3)根据函数图象即可得到答案.
【详解】(1)解∶∵∠A=90°,AB=3,sin∠ACB=35,
∴sin∠ACB=ABBC=35,
∴BC=5,
∴AC=4,
当0
当3≤x<8即P在BC上时,此时CP=3+5−x=8−x,
过点P作PH⊥AC于H,
∴PH=PC⋅sin∠PCH=358−x,
∴y=12×4×358−x=−65x+485,
综上,y=2x0
函数图形如下:
该函数的性质:当0
△PAC的面积为3时x的值1.5或5.5.
29.如图,在等腰△ABC中,AB=AC,S△ABC=12,BC=6,动点P从B点出发,沿B→A→C运动,点P运动到点C时停止运动,过点P作PQ⊥BC交BC于点Q,记PQ=y,P点的运动路程为x.
(1)求出y关于x的函数关系式,并注明x的取值范围,并在下面的平面直角坐标系中直接画出y的函数图象.
(2)根据所画的函数图像,写出该函数的一条性质:_________________________
(3)在射线BC上有一动点M,始终满足BM=45x,利用所求函数解决问题:当PQ>BM时,直接写出x的取值范围.
【答案】(1)y=45x0≤x≤5−45x+85
(3)1
(2)根据图象分析其对称性,即可解答;
(3)根据(1)中得出的PQ关于x法表达式,进行分类讨论,列出不等式求解即可.
【详解】(1)解:过点A作AD⊥BC于点D,
∵S△ABC=12,BC=6,
∴12BC⋅AD=12×6AD=12,解得:AD=4.
∵AB=AC,AD⊥BC,BC=6,
∴BD=CD=12BC=3,
根据勾股定理可得:AB=BD2+AD2=5,
则AC=5,
①当点P在AB上时:
∵AD⊥BC,PQ⊥BC,
∴∠ADB=∠PQB=90°.
∵∠PBQ=∠ABD,
∴△ABD∽△PBQ,
∴PQAD=PBAB,即y4=x5,整理得:y=45x0≤x≤5;
②当点P在AC上时:
∵AD⊥BC,PQ⊥BC,
∴∠ADC=∠PQC=90°,
∵∠PCQ=∠ACD,
∴△ACD∽△PCQ,
∴PQAD=PCAC,即y4=10−x5,整理得:y=8−45x5
(2)解:由图可知,该函数图象关于直线x=5对称.
故答案为:该函数图象关于直线x=5对称;
(3)解:当0≤x≤5时,
∵PQ>BM,
∴45x>45x,解得:x>1或x<−1(舍去),
∴1
∴−45x+8>45x,解得:x<5+26或x>5−26(舍去),
∴5
30.如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=6,BC=8,点D是AC的中点,动点E从点C出发,沿着折线C→D→B(含端点)运动,到达点B时停止运动,过点E分别向BC,AB边作垂线,垂足分别为F,G.设点E运动的路程为x,线段EF与EG的长度和为y,
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)若y′=−x+11,结合函数图象,直接写出y>y′时x的取值范围.(结果保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=−15x+80≤x<5−75x+145≤x≤10
(2)图象见解析,当0≤x≤10时,y随x增大而减小(答案不唯一)
(3)3.8≤x≤7.5
【分析】(1)分两种情况:当点E在CD上时和当点E在BD上时,分别利用三角函数表示出线段EF与EG的长度,即可写出y关于x的函数表达式;
(2)根据(1)中所列表达式,取值描点连线作图,结合图象写出性质;
(3)观察图象求出函数图象的交点,根据交点结合图象根据函数值大小判断自变量取值范围.
【详解】(1)解:在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=6,BC=8,
∴AC=10,
∵点D是AC的中点,
∴BD=12AC=CD=5,
①当点E在CD上时,即0≤x≤5时,如图:
∵EF⊥BC,AB⊥BC,∠ABC=90°,
∴四边形BFEG是矩形,
∴sin∠C=EFCE=ABAC,
即EFx=610,
∴EF=35x,
同理,cs∠C=CFCE=BCAC,
即CFx=810,
∴CF=45x,
∴BF=8−45x=EG,
∴y=35x+8−45x=−15x+8;
②当点E在BD上时,即5≤x≤10时,如图:
由①知四边形BFEG是矩形,
∵BD=CD=5,
∴∠C=∠DBC,
∴sin∠C=sin∠DBC=ABAC=EFBE,
又∵点E运动的路程为x,
∴BE=5+5−x=10−x,
∴610=EF10−x,
∴EF=3510−x,
同理, cs∠DBC=cs∠C=BFBE=BCAC,
即BF10−x=810,
∴BF=4510−x=EG,
∴y=3510−x+4510−x=−75x+14;
(2)解:函数y=−15x+80≤x<5,当x=0时,y=8;
当x=5时,y=7(不包括这点);
函数y=−75x+145≤x≤10,当x=5时,y=7;
当x=10时,y=0;
描点、连线,函数图象如下图所示:
性质:①当0≤x≤10时,y随x增大而减小;(答案不唯一)
②该函数在自变量的取值范围内,有最大值和最小值,当x=0时,函数取得最大值8,当x=10时,函数取得最小值0.(答案不唯一)
(3)解:由题意得:先求函数y=−15x+80≤x<5图象与直线y′=−x+11交点,
∴y′=−x+11y=−15x+8,
解得:x=154=3.75y=294,
∴两图象交点为3.75,294,
再求函数y=−75x+145≤x≤10图象与直线y′=−x+11交点,
∴y′=−x+11y=−75x+14,
解得:x=152=7.5y=72,
∴两图象交点为7.5,72,
当图象在两个交点之间时y>y′,
此时,x的取值范围是3.8≤x≤7.5(结果保留1位小数,误差不超过0.2).
【点睛】此题考查了一次函数的图象与性质、三角函数的应用,掌握一次函数图象与性质是解题关键.
31.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=6,AC=8,点D是BC的中点,动点M从点C出发,沿着折线C→D→A(含端点C和A)运动,速度为每秒1个单位长度,到达A点停止运动,设点M的运动时间为t秒,点M到AC的距离MH为y个单位长度.
(1)求y关于t的函数关系式,并写出自变量的取值范围.
(2)在直角坐标系中画出y与t的函数图像,并写出它的一条性质 .
(3)根据图像直接写出当y≥2时t的取值范围: .
【答案】(1)y=35t0≤t≤5−35t+65
【分析】(1)分点M在CD上和DA上,根据勾股定理,三角函数,解直角三角形计算即可.
(2)画出图像,根据函数的性质,选择一个函数描述即可.
(3)根据题意,结合解析式,分别计算y=2时的t值,结合图像确定符合题意的范围即可.
【详解】(1)∵∠BAC=90°,AB=6,AC=8,
∴BC=62+82=10,
∵点D是BC的中点,
∴AD=BD=CD=12BC=5,
∴∠C=∠DAC,
∴sinC=sin∠DAC=ABBC=610=35,CM=t,
当点M在CD上时,此时0≤t≤5,
在Rt△CMH中,sinC=MHMC=yt=35,
解得y=35t;
当点M在DA上时,此时5
在Rt△AMH中,sin∠DAC=MHAM=y10−t=35,
解得y=3510−t=−35t+6;
综上所述,y=35t0≤t≤5−35t+65
列表如下:
画图如下:
故当0≤t≤5时,y随t的增大而增大,5
∵y=35t,且y=2,
∴2=35t
解得t=103;
当5
∴2=−35t+6
解得t=203;
结合图像,当y≥2时,t满足的范围是103≤t≤203.
故答案为:103≤t≤203.
【点睛】本题考查了勾股定理,三角函数,一次函数的性质,熟练掌握勾股定理,三角函数,一次函数的性质是解题的关键.
32.如图,在等腰△ABC中,AB=AC=5cm,BC=6cm,点D为BC中点,点P从点D出发,沿D→C→A方向以每秒1cm的速度匀速运动到点A.设点P的运动时间为x秒,线段CP的长度为ycm.
(1)请直接写出y关于x的函数关系式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中,画出这个函数图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当CP的长度与AD的长度相等时x的值.
【答案】(1)y=3−x,0≤x≤3x−3,3
【分析】(1)分点P在DC上和CA上分别讨论即可;
(2)列表、描点、连线,画出函数图象,从函数的某一方面性质,比如增减性写出一条即可;
(3)根据函数图象,利用关系y=AD,由图象找出x的对应值即可.
【详解】(1)解:∵AB=AC,点D为BC中点,
∴AD⊥BC,DC=12BC=3cm,
∵点P以每秒1cm的速度沿D→C→A匀速运动到点A,运动时间为x秒,
∴点P运动的路程为xcm,
①当点P在DC上,即当0≤x≤3时,
∵DP=xcm
∴y=DC−DP=3−x,
②当点P在CA上时,即当3
∵DC+CP=xcm,
∴y=CP=x−DC=x−3,
∴y与x的函数关系式为:y=3−x,0≤x≤3x−3,3
函数图象如下:
该函数的性质:当0≤x≤3时,y随x的增大而减小,当3
∴直线y=4时,与图象交点的横坐标就是要求的x的值,
观察图象,当y=AD=4时,x=7,
当CP的长度与AD的长度相等时x=7.
【点睛】本题考查研究函数的一般方法,解题涉及分段函数,一次函数,掌握研究函数的一般方法是解题的关键,还考查了等腰三角形的性质及勾股定理.
33.如图,在等腰Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=4,D为AB中点,动点P从点A出发,沿着A→C→B方向运动至点B处停止.连接DP、BP,设点P的运动路程为x,△BDP的面积为y.
(1)直接写出y与x的函数表达式,并写出自变量x的取值范围;
(2)请在图2中画出函数y的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)根据函数图象,直接写出当y=2时x的值.
【答案】(1)y=x0
(3)x=2
【分析】(1)分两种情况讨论:当点P在AC上运动,当点P在BC上运动时,由三角形的面积公式求解即可;
(2)根据题意画出图象,再根据图象得出函数的性质即可;
(3)根据函数图象求解即可.
【详解】(1)解:过点P作PH⊥AB于点H,
在Rt△ABC中,AC=BC=4,
∴AB=42+42=42,
∴sinA=22=PHAP,即PH=AP⋅sinA,
∵D为AB中点,
∴AD=BD=22,
当点P在AC上运动时,则y=12BD⋅PH=12BD⋅AP⋅sinA=12×22×22x=x,
当点P在BC上运动时,则PB=8−x,
∵sinB=22=PHPB,即PH=PB⋅sinA,
∴y=12DB⋅PH=12×22⋅8−x×22=8−x,
即y=x0
(2)解:如图所示,
由图象可得,图象有最大值为4;
(3)解:由图象可得,当y=2时,x=2.
【点睛】本题考查函数图象与性质,明确题意,利用三角形的面积公式求得函数解析式是解题的关键.
34.如图,△ABC是边长为4的等边三角形,动点E,F分别以每秒1个单位长度的速度同时从点A出发,点E沿折线A→B→C方向运动,点F沿折线A→C→B方向运动,当两者相遇时停止运动.设运动时间为t秒,点E,F的距离为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,写出点E,F相距3个单位长度时t的值.
【答案】(1)当0
【分析】(1)分两种情况:当0
(3)利用y=3分别求解即可.
【详解】(1)解:当0
由题意得AE=AF,∠A=60°,
∴△AEF是等边三角形,
∴y=t;
当4
(2)函数图象如图:
当0
【点睛】此题考查了动点问题,一次函数的图象及性质,解一元一次方程,正确理解动点问题是解题的关键.
35.如图1,在△ABC中,∠A=90°,AC=4,AB=3,动点P从点C出发沿C→A→B运动.当点P到达点B时,终止运动.设点P每秒运动1个单位长度,运动的时间为x秒,△BPC的面积为y.
(1)求出y与x之间的函数关系式,注明自变量x的取值范围.
(2)在图2所示的平面直角坐标系中画出该函数的图像,并写出该函数的性质(写出一条即可)
(3)当△BPC的面积等于4的时候,时间x=________.
【答案】(1)y=32x(0≤x≤4)14−2x(4
【分析】(1)分情况讨论:当0≤x≤4时,CP=x,AB=3,则S△BPC=12x·AB=32x,当4
则S△BPC=12x·AB=32x,
当4
∴y=32x(0≤x≤4)14−2x(4
当0
当4
故答案为:3或5.
【点睛】本题考查了一次函数的应用,解题的关键是掌握一次函数的图象与性质.
36.如图,在△ABC中∠A=30°,AB=BC=43,点D为线段AC中点,点E为线段BC上一点且BE=4.动点P从点A出发沿着A→B→D→C的路径运动,且动点P以每秒3个单位的速度在路径A→B→D上运动,以每秒2个单位的速度在路径D→C上运动,设运动时间为x秒,△PBE的面积为y.
(1)请直接写出y关于x的函数表达式并注明自变量x的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出当S△PBE=S△BDC时x的值(3≈1.732,结果精确到0.1,误差不超过0.1).
【答案】(1)y=12−3x,0≤x<43x−12,4≤x<618−2x,6≤x≤9
(2)图像见详解
(3)x=0.5
【分析】(1)根据点P在不同直线上,分情况讨论得出关系式;
(2)根据y关于x的函数表达式找到点画出图象,根据图象写出函数的性质;
(3)先计算出S△BDC的值,构造等式即可.
【详解】(1)解:延长AB,过点E作AB的垂线于一点F,过点E作BD的垂线于一点G,当点P在DC上运动时,过点P作BC的垂线于一点M,如图所示:
,
∵∠A=30°,AB=BC=43,点D 为AC的中心,
∴∠C=30°,BD=23,
∵EF⊥AB,BE=4,
∴∠CBF=60°,
∴EF=23,
当点P在AB上运动时,此时△PBE的面积是以PB为底,EF为高的三角形,
∵在AB上以每秒3个单位的速度,
∴AP=3x,则PB=43−3x,
此时y=12×PB×EF=12×43−3x×23,
整理得:y=12−3x0≤x<4,
当点P在BD上运动时,此时△PBE的面积是以BP为底,EG为高的三角形,
∵在BD上以每秒3个单位的速度,
即BP=3x−4,
∵EG⊥BD,
∴∠BEG=∠C=30°,
∵BE=4,
∴EG=23,
此时y=12×BP×EG=12×3x−4×23,
整理得:y=3x−124≤x<6,
当点P在DC上运动时,此时△PBE的面积是以BE为底,PM为高的三角形,
∵在DC上以每秒2个单位的速度,
∴DP=2x−6,
∵BC=23,∠C=30°,
∴DC=6,
∴PC=6−DP=18−2x,
故PM=9−x,
此时y=12×BE×PM=12×4×9−x,
整理得:y=18−2x6≤x≤9,
综上可得y关于x的函数表达式为:y=12−3x,0≤x<43x−12,4≤x<618−2x,6≤x≤9;
(2)解:根据(1)中的表达式,在每一段求出两个点,
分别为0,12,4,0,6,6,9,0,
画出图象,如下图所示:
,
该函数在A→B是运动时,随着时间x的增大,y减小,在B→D上运动时,随着时间x的增大,y增大,在D→C上运动时,随着时间x的增大,y减小;
(3)解:由题可得S△BDC=12×CD×BD=12×6×23≈10.4,
综合图象可知当S△PBE=10.4时,x的值只有一个,
当y=12−3x=10.4时,此时x=0.5秒.
【点睛】本题考查了实际问题与一元一次函数,根据题意列出一元一次函数是解题的关键.
37.如图,△ABC中,∠C=90°,AC=2,BC=4.动点E以每秒1个单位长度的速度从点C出发向点B运动.到达点B后,又以每秒2个单位长度的速度返回点C.点E回到点C时停止运动.连接AE,设运动时间为t秒,△ACE的面积为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,写出△ACE的面积为3时t的值.
【答案】(1)y=t0≤t≤412−2t4
(3)t=3或92
【分析】(1)分0≤t≤4和4
(3)根据函数图象的性质可得答案.
【详解】(1)解:当0≤t≤4时,E未到达B点,
此时CE=t,
∴y=2t2=t;
当4
∴y=212−2t2=12−2t,
综上所述,可得y=t0≤t≤412−2t4
函数的性质:函数有最大值,最大值为4.
(3)解:当0≤t≤4,y=3时,
3=t,即t=3;
当4
∴ t=3或92.
【点睛】本题考查了函数解析式的求法,函数图像的作法及应用,根据t的取值的变化,得到不同的CE的表达式是解题的关键.
38.如图,在△ABC中,AB=8,AD⊥BC,∠B=30°,CD=3,点E在BD上且DE=2,动点P从点B出发,沿B→A→C运动,到达点C时停止.设点P运动路程为x,△PED的面积为y1.
(1)求y1关于x的函数关系式,并写出x的取值范围;
(2)在坐标系中画出y1的函数图象;
(3)观察函数图象,请写出一条该函数的性质____________________;
(4)在坐标系中画出y2=10x的函数图象,并结合图象直接写出y1>y2时x的取值范围.
【答案】(1)y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13;
(2)如图所示:
;
(3)当0<x≤8时,y随x的增大而增大;
(4)如图所示:
25<x<13+1192.
【分析】(1)分两种情况进行讨论,当点P在AB边上时,作PM⊥BC,此时y1=12×DE×PM;当点P在AC边上时,作PN⊥BC,此时y1=12×DE×PN;分别用含x的代数式表示线段长度,计算得出答案;
(2)根据第1问求出的函数解析式,在平面直角坐标系中描点绘制函数图象;
(3)直接观察函数图象可得;
(4)在平面直角坐标系中描点绘制函数y2图象,观察函数图象可知有两个交点,计算求出交点横坐标,当y1>y2时,y1图象在y2图象上方,得到x的取值范围.
【详解】(1)动点P从点B出发,沿B→A→C运动,
当点P在AB边上时,如图所示:
作PM⊥BC,垂足为点M,
∴y1=12×DE×PM
∵BP=x,∠B=30°,
∴PM=12BP=12x,
∵DE=2,
∴y1=12×2×12x
=12x;
当点P在AC边上时,如图所示:
作PN⊥AC,垂足为点N,
y1=12×DE×PN,
∵AB=8,∠B=30°,CD=3,
∴AD=12AB=4,
AC=AD2+CD2=5,
∵AB+AP=x,
∴PC=13−x,
∵CPCA=PNAD,
13−x5=PN4,
∴PN=−45x+525,
y1=12×2×−45x+525
=−45x+525;
综上,y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13,
故答案是y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13.
(2)由(1)得,y1=12x 0<x≤8−45x+525 8<x<13,
在平面直角坐标系中描出相应的点,画出y1的函数图象,
故答案如图所示:
(3)由图可得,当0<x≤8时,y随x的增大而增大;
当8<x<13时,y随x的增大而减小;
故答案是:当0<x≤8时,y随x的增大而增大.
(4)在平面直角坐标系中描点画出y2的函数图象,
如图所示:
当0<x≤8时,
令12x=10x,
解得x=25,
当8<x<13时,
令−45x+525=10x,
解得x=13+1192或x=13−1192(不符合题意舍),
∴y1>y2时,
25<x<13+1192,
故答案是25<x<13+1192.
【点睛】本题考查了一次函数图象、反比例函数图象,数形结合思想是解题的关键.
39.如图,△ABC是等腰直角三角形,∠BAC=90°,AB=AC=2,点M是AC的中点.点P从点B出发,沿B→A→M的路径向点M运动,点Q在射线BA上,连接MQ、PC、QC.当点P到达点M时停止运动.在点P整个运动过程中,点Q都满足∠CQB=∠PCB.设点P的运动路程为x,S△MAQ=y1.
(1)直接写出y1与x的函数表达式,并补全表格中y1的值,以表中各组对应值作为点的坐标,在直角坐标系内描出相应的点,并在x的取值范围内画出y1的函数图象:
(2)写出函数y1的一条性质:______.
(3)在直角坐标系中已经画出y2=x0
(2)当0
(2)看表格数据即可得出结论;
(3)观察函数图象即可求解.
【详解】(1)解:∵△ABC是等腰直角三角形,
∴∠B=45°,BC=2AB=22,
∵点M是AC的中点,
∴AM=1.
①当点P在AC上运动时,此时0
则BH=PH=22BP=22x,
则CH=CB−AH=22−22x,
则tan∠BCP=PHCH=22x22−22x=x4−x,
∵∠CQB=∠PCB,
∴tan∠CQB=tan∠PCB=ACAQ=2AQ=x4−x,
解得:AQ=8−2xx,
则y1=12⋅AM⋅AQ=12×1×8−2xx=4x−1,
当x=12时,y1=4x−1=7,
同理可得:当x=1时,y1=4x−1=3,
x=32时,y1=4x−1=53,
x=2时,y1=4x−1=1;
②当点P在AM上时,此时2
则AQ=AC=2,
则y1=12⋅AM⋅AQ=12×1×2=1,
当x=52时,y1=1,
当x=3时,y1=1,
故答案为:7,3,53,1;1,1;
(2)从表格看:当0
联立y1=4x−1和y=x并整理得:
x2+x−4=0,
解得:x=17−12(负值已舍去),
从图象看,当y1
40.如图1,在等腰△ABC中,AB=AC=10,BC=16,D为底边BC的中点,点P从A点出发以每秒1个单位长度的速度向终点B运动,动点Q从C点出发,以每秒2个单位长度的速度;沿着C→A→B的路线运动,设运动时间为t,连接AD,DP,DQ,记△ADP的面积为y1,记△CDQ的面积为y2,请解答下列问题:
(1)请直接写出y1,y2与t之间的函数关系式以及对应的t的取值范围;并在如图2所示的平面直角坐标系中分别画出y1,y2的函数图象;
(2)观察y2的函数图象,写出函数y2的一条性质;
(3)根据图象,直接写出当y1≥y2时,t的取值范围.
【答案】(1)y1=125t0≤t≤10;y2=245t0≤t≤5−245t+48(5
(3)203≤t≤10
【分析】(1)由锐角三角函数可求PH,QN的长,由三角形的面积公式可求解;
(2)由图象可直接求解;
(3)列出不等式即可求解.
【详解】(1)如图1, 过点P作PH⊥AD于H, 过点Q作QN⊥CB于N,
∵AB=AC=10,BC=16,D为底边BC的中点,
∴BD=CD=8,AD⊥BC,∠BAD=∠CAD,
∴AD=AB2−BD2=6,
∵点P从A点出发以每秒1个单位长度的速度向终点B运动,
∴AP=t,
∵sin∠BAD=PHAP=BDAB,
∴PH=810×t=45t,
∴y1=12×AD⋅PH=125t0≤t≤10,
当点Q在AC上时,
∵动点Q从C点出发,以每秒2个单位长度的速度,
∴CQ=2t,
∵sinC=ADAC=QNQC=35,
∴QN=35×2t=65t,
当0≤t≤5时,
y2=12×CD⋅QN=24t5;
当点Q在AB上时,同理可求当5
综上所述: y2=245t0≤t≤5−245t+48(5
(2)由图象可得:函数y2的最大值24;
(3)∵y1≥y2
∴125t≥−24t5+48,
∴t≥203.
即203≤t≤10.
【点睛】本题是四边形综合题,考查了等腰三角形的性质,锐角三角函数,三角形的面积公式等知识,灵活运用这些性质解决问题是解题的关键.
41.如图,在等腰Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=4,D为AB中点,动点P从点A出发,沿着A→C→B方向运动至点B处停止.连接DP、BP,设点P的运动路程为x,△BDP的面积为y1.
(1)直接写出y1与x的函数表达式,并写出自变量x的取值范围;
(2)请在图2中画出函数y1的图象,并写出该函数的一条性质:____________;
(3)已知函数y2=−13x+3,当y1≥y2时,请直接写出自变量x的取值范围.
【答案】(1)y=x0≤x≤48−x4≤x≤8
(2)图见解析,函数有最大值,最大值为4(答案不唯一)
(3)94≤x≤152
【分析】(1)分当点P在AC和CB上运动两种情况讨论,利用三角形的面积公式及三角函数求解即可;
(2)画出函数图像,可得结论;
(3)画出y2=−13x+3的图象,构建方程组求得y1、y2的交点,结合图象,即可求解.
【详解】(1)解:∵ △ABC是等腰直角三角形,AC=BC=4,
∴∠A=∠ABC=45°,AB=42+42=42,
∵ D为AB中点,
∴BD=12AB=22,
①当点P在AC上运动时,如图,过点P作PH⊥AB于点H,
∵AP=x,
∴PH=sin∠A⋅AP=22x,
∴此时y1=12⋅BD⋅PH=12×22⋅22x=x,
②当点P在CB上运动时,如图,则PB=8−x,
∴PH=sin∠ABC⋅PB=22⋅8−x,
∴此时y1=12⋅BD⋅PH=12×22×22⋅8−x=8−x,
综上,y1与x的函数表达式为y=x0≤x≤48−x4≤x≤8;
(2)解:当x=0时,y1=0,当x=4时,y1=4,当x=8时,y1=0,
函数图象如图所示:
函数y1的性质:函数有最大值,最大值为4(答案不唯一),
故答案为:函数有最大值,最大值为4(答案不唯一);
(3)解:当x=0时,y2=3,当x=3时,y2=−13×3+3=2,
如图,
由y1=xy2=−13x+3,解得x=94,
由y1=8−xy2=−13x+3,解得x=152,
观察图象可知,当94≤x≤152时,y1≥y2.
【点睛】本题属于三角形综合题,考查了等腰直角三角形的性质,解直角三角形,三角形的面积,函数图象,解题的关键是明确题意,利用数形结合的思想解决问题.
42.如图,在等腰△ABC中,AB=AC=5cm,BC=6cm,点D为BC中点,点P从点D出发,沿D→C→A方向以每秒1cm的速度匀速运动到点A.设点P的运动时间为x秒,△ADP的面积为ycm2.
根据学习函数的经验,对函数y随自变量x的变化规律进行探究.
(1)直接写出y与x的函数关系式,注明x的取值范围,并画出y的函数图像;
(2)观察y的函数图像,写出一条该函数的性质;
(3)观察图像,直接写出当y=AD时,x的值______.(保留1位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=2x0≤x≤3−65x+4853<x≤8,见解析
(2)当0≤x≤3时,y随x的增大而增大
(3)x=2.0或x=4.7
【分析】(1)根据等腰三角形三线合一,计算AD=4,根据面积公式,分类计算即可.
(2)根据图像的性质描述即可.
(3)分类计算即可.
【详解】(1)∵AB=AC=5cm,BC=6cm,点D为BC中点,
∴AD⊥BC,BD=CD=12BC=3cm,
∴AD=52−32=4cm,
当0≤x≤3时,y=12×x×4=2x;
当3<x≤8时,
过点P作PE⊥BC于点E,
则PC=x−3,PE=PCsin∠PCB=45PC=45x−3,
∴y=12CD×AD−12CD×PC=6−32×45x−3=−65x+485,
故y=2x0≤x≤3−65x+4853<x≤8,
画图像如下:
.
(2)根据图像,可得当0≤x≤3时,y随x的增大而增大.
(3)∵AD=4,
∴y=2x=4或y=−65x+485=4,
∵保留1位小数,误差不超过0.2,
∴2−0.2≤x≤2+0.2或143−0.2≤x≤143+0.2,
故x=2.0或x=4.7.
故答案为:x=2.0或x=4.7.
【点睛】本题考查了三线合一性质,勾股定理,三角函数,函数的图像,误差,熟练掌握三线合一性质,勾股定理,三角函数是解题的关键.
43.如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=3,BC=4,点O是AC的中点,动点P从点A出发,沿折线A→B→C运动,到达点C停止运动,设点P运动的路程为x,△AOP的面积为y,请解答下列问题:
(1)请直接写出y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中画出y与x的函数图像,并写出它的一条性质:___________________________________;
(3)若直线y=kx+2与该函数图像有且只有2个交点,则k的取值范围为______.
【答案】(1)y=x,0≤x≤3−34x+2143
(3)−27≤k<13
【分析】(1)分点P在AB上和BC上,计算即可.
(2)画出图像,根据函数的性质,选择一个函数的性质描述即可.
(3)根据图像,确定符合题意的图像,再确定k值即可.
【详解】(1)如图,当点P在AB上时,
过点O作OD⊥AB于点D,
∵∠ABC=90°,
∴OD∥BC,
∴OAOC=ADDB,
∵点O是AC的中点,
∴OA=OC,
∴AD=DB,
∴OD=12BC,
∵BC=4,
∴OD=12BC=2,
∴y=12AP·OD=12×2×x=x,
∵AB=3,
∴y=12AP·OD=12×2×x=x,0≤x≤3;
如图,当点P在BC上时,
过点P作PE⊥AC于点E,
∵∠ABC=90°,AB=3,BC=4,
∴AC=32+42=5,
∴sinC=ABAC=35,
∵AB+BC=3+4=7,
∴PC=7−x,
∴sinC=PEPC=35,
∴PE=357−x,
∵点O是AC的中点,
∴OA=OC=12AC=52,
∴y=12AO·PE=12×52×357−x,
∵AB+BC=3+4=7,
∴y=−34x+2143
画图如下:
故当0≤x≤3时,y随x的增大而增大,
故答案为:当0≤x≤3时,y随x的增大而增大.
(3)根据题意,当直线y=kx+2经过点A3,3时,与图像有一个交点,当直线y=kx+2经过点B7,0时,与图像有二个交点,
∴3=3k+2,7k+2=0,
解得k=13,k=−27
根据一次函数的性质,得当−27≤k<13时,直线y=kx+2与该函数图像有且只有2个交点,
故答案为:−27≤k<13.
【点睛】本题考查了勾股定理,三角形中位线定理,平行线分线段成比例定理,三角函数,一次函数的性质,熟练掌握勾股定理,三角形中位线定理,平行线分线段成比例定理,三角函数,一次函数的性质是解题的关键.
【题型3梯形中的动点问题】
44.如图1,在梯形ABCD中,∠A=∠B=90°,AB=6,BC=2AD=8,点E在边AB上且AE=2.动点P,Q同时从点E出发,点P以每秒1个单位长度沿折线E→A→D方向运动到点D停止,点Q以每秒2个单位长度沿折线E→B→C方向运动到点C停止.设运动时间为t秒,△PQC的面积为y.
(1)请直接写出y关于t的函数表达式并注明自变量t的取值范围;
(2)如图2,在给定的平面直角坐标系中画出这个函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合函数图象,直接写出△PQC的面积大于15时的t的取值范围 .
【答案】(1)y=12t(0
(3)54
(3)利用解析式结合图象判断即可.
【详解】(1)在梯形ABCD中,∠A=∠B=90°,
AB=6,BC=2AD=8,点E在边AB上且AE=2.
∴BE=AB−AE=4,AD=4,
当0
=12t
当2
y=12CQ⋅AB=12×4+8−2t×6
=36−6t
综上所述:y=12t(0
(3)当0
当2
观察图象可得,54
故答案为: 54
45.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠D=90°,过点A作AE⊥BC于点E,AB=5,BC=7,BE=3.动点P从点B出发,沿B→A→D运动,到达点D时停止运动.设点P的运动路程为x,△APE的面积为y1..
(1)请直接写出y1与x之间的函数关系式以及对应的x的取值范围;
(2)请在直角坐标系中画出y1的图象,并写出函数y1的一条性质;
(3)若直线y2的图象如图所示,结合你所画y1的函数图象,直接写出当y1>y2时x的取值范围.(保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=−65x+6(0≤x≤5)2x−10(5
(2)通过取点描点连线绘制图象即可;再观察函数图象即可求解;
(3)观察函数图象即可求解.
【详解】(1)解:∵∠D=90°,AD∥BC,
则CD⊥CE,
即∠C=90°=∠D=∠AEC,
则四边形AECD为矩形,
在Rt△ABE中,AB=5,BE=3,则AE=4=AD,
则矩形AECD为边长为4的正方形;
当点P在AB上运动时,
过点P作PH⊥AE于点H,
则y1=12×AE×PH=12×4×AP×sin∠BAE=2×(5−x)×35=−65x+6(0≤x≤5),
当点P在AD上运动时,
同理可得:y1=2x−10(5
将上述坐标描点连线绘制图象如下:
从图象看,当0≤x≤5时,y1随x的增大而减小,当5
46.如图,四边形ABCD中,AD∥BC,∠B=90°,AB=3,BC=2AD=4.点P从C出发,沿着折线CB→BA运动,到达点A停止运动.设点P运动的路程为x,连接DP,记△DPC的面积为y,请解答下列问题:
(1)直接写出y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中,画出该函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合图象,当△DPC的面积大于四边形ABCD面积的49时,直接写出x的取值范围.(结果保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=32x(0
【分析】(1)分当0≤x≤4时,当4
(3)先求出四边形ABCD面积的49是4,再根据图象中y>4时,自变量的取值范围写出即可.
【详解】(1)解:当0≤x≤4时,
y=12PC⋅AB=12x×3=32x,
当4
∵BC=2AD=4.
∴AD=2,
∴y=S四边形ABCD−SΔPBC−SΔPAD
=12(AD+BC)⋅AB−12BC⋅PB−12AD⋅PA
=12(2+4)×3−12×4×(x−4)−12×2×(7−x)
=−x+10,
∴y关于x的函数关系式为:y=32x,0≤x≤4,−x+10,4
画该函数的图象如下:
函数性质:答案不唯一,比如:
①当0≤x≤4时,y随x的增大而增大,
②当4
∴四边形ABCD面积的49=4,
观察图象,y>4时,自变量的取值为:2.7
【点睛】本题考查研究函数的一般方法,解答时涉及分段函数,一次函数,图形面积计算,代数式运算,掌握研究函数的一般方法是解题的关键.
47.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠ABC=90°,AB=6,BC=10,E是线段AB上从点A向点B运动的一个动点(不含A、B),F是线段BC上从点B向点C运动的一个动点(不含B、C),点E、F同时开始运动,当其中一个动点抵达终点时,另一个立即停止运动.连接EF,DF.已知点E在其运动路径上的速度始终为每秒1个单位长度,点F在其运动路径上的速度始终为每秒2个单位长度,设点E的运动时间为x秒,△BEF的面积为y1,△DFC的面积为y2
(1)请求出y1和y2关于x的函数解析式,并说明x的取值范围;
(2)在图2中画出y1关于x的函数图象,并写出一条这一函数的性质:______;
(3)若y1−13y2≥0,请结合函数图象直接写出x的取值范围(近似值保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y1=−x2+6x,y2=−6x+30,0
(3)1.5≤x<5
【分析】(1)作DG⊥BC于G,可得四边形ABGD为矩形,DG=AB=6,由题意可知:AE=x,则BE=6−x,BF=2x,CF=10−2x,再根据y1=12BE⋅BF,y2=12CF⋅DG,可得函数解析式,由其中一个动点抵达终点时,另一个立即停止运动,可得x的取值范围;
(2)利用描点法画出图形即可,由y1=−x2+6x=−(x−3)2+9,根据最值或增减性可得函数性质;
(3)由y1−13y2≥0,可得y1≥−2x+10,结合图象只需在图象中找到y1=−x2+6x在y=−2x+10上方部分对应的x的值即可.
【详解】(1)作DG⊥BC于G,
∵AD∥BC,∠ABC=90°,DG⊥BC,
∴∠DGC=∠ABC=90°,
∴AB∥DG,
∴四边形ABGD为矩形,
∴DG=AB=6,
由题意可知:AE=x,则BE=6−x,BF=2x,CF=10−2x,
∴△BEF的面积y1=12BE⋅BF=12(6−x)⋅2x=−x2+6x,
△DFC的面积:y2=12CF⋅DG=12(10−2x)×6=−6x+30,
∵当其中一个动点抵达终点时,另一个立即停止运动,
则点E运动时间最多为:6÷1=6秒,点F运动时间最多为:10÷2=5秒,
∴y1=−x2+6x,y2=−6x+30,0
描点(1,5),(2,8),(3,9),(4,8),(5,5)(用空心圆圈),
画出y1关于x的函数图象如图所示:
y1=−x2+6x=−(x−3)2+9,
由此可知:①当x=3时,函数有最大值9;
②当0
(3)∵y1−13y2≥0,
∴y1−13(−6x+30)≥0,即y1+2x−10≥0,即:y1≥−2x+10,
只需在图象中找到y1=−x2+6x在y=−2x+10上方部分对应的x的值即可,
由图可知两函数的交点横坐标约为1.5,其右侧部分y1=−x2+6x在y=−2x+10上方,
∴当y1−13y2≥0时,x的取值范围为1.5≤x<5.
【点睛】本题考查二次函数函数的图象与性质,涉及根据函数图象解不等式,解题的关键是掌握二次函数的图像和性质.
48.如图,四边形ABCD中,AD∥BC,∠B=90°,AB=3,BC=2AD=4.点P从C出发,沿着折线CB→BA运动,到达点A停止运动.设点P运动速度为2,时间为x,连接DP,记△DPC的面积为y,请解答下列问题:
(1)直接写出y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中,画出该函数的图象,并写出该函数的一条性质;
(3)结合图象,当△DPC的面积不大于四边形ABCD面积的49时,直接写出x的取值范围.(结果保留一位小数,误差不超过0.2)
【答案】(1)y=3x0≤x≤2y=−2x+102
(3)当△DPC的面积不大于四边形ABCD面积的49时,x的取值范围为0≤x≤1.3或3≤x≤3.5.
【分析】(1)当点P在BC上时,y=12AB⋅CP=12×3×2x=3x,当点P在AB上时,y=12AD+BC×AB−12AD⋅AP+12BC⋅BP,进而可求解;
(2)根据(1)中表达式画函数图象即可,在0≤x≤2,y随x的增大而增大(有理即可).
(3)S△DPC≤49S四边形ABCD=49×122+4×3=4,当点P在BC上时,y=3x≤4,当点P在AB上时,y=−2x+10≤4,进而可解答;
【详解】(1)解:当点P在BC上时,y=12AB⋅CP=12×3×2x=3x,
当点P在AB上时,y=12AD+BC×AB−12AD⋅AP+12BC⋅BP,
即y=122+4×3−12×4⋅2x−4+12×2⋅3−2x+4=−2x+10,
∴y=3x0≤x≤2y=−2x+102