第03讲一元二次方程几何应用之动点问题专题复习
1 .(沈北新区期末)如图,在△ABC中,∠ABC=90°,AB=8cm,BC=6cm.动点P,Q分别从点A,B同时开始移动,点P的速度为1cm/秒,点Q的速度为2cm/秒,点Q移动到点C后停止,点P也随之停止运动.下列时间瞬间中,能使△PBQ的面积为15cm2的是( )
A.2秒钟 B.3秒钟 C.4秒钟 D.5秒钟
【分析】设出动点P,Q运动t秒,能使△PBQ的面积为15cm2,用t分别表示出BP和BQ的长,利用三角形的面积计算公式即可解答.
【解答】解:设动点P,Q运动t秒后,能使△PBQ的面积为15cm2,
则BP为(8﹣t)cm,BQ为2tcm,由三角形的面积计算公式列方程得,
×(8﹣t)×2t=15,
解得t1=3,t2=5(当t=5时,BQ=10,不合题意,舍去).
∴动点P,Q运动3秒时,能使△PBQ的面积为15cm2.
故选:B.
如 图,A、B、C、D为矩形的四个顶点,AB=16cm,AD=8cm,动点P,Q分别从点A、C同时出发,点P以3cm/S的速度向B移动,一直到达B为止;点Q以2cm/s的速度向D移动.当P、Q两点从出发开始到 秒时,点P和点Q的距离是10cm.
【分析】设当P、Q两点从出发开始到x秒时,点P和点Q的距离是10cm,此时AP=3xcm,DQ=(16﹣2x)cm,利用勾股定理即可得出关于x的一元二次方程,解之即可得出结论.
【解答】解:设当P、Q两点从出发开始到x秒时,点P和点Q的距离是10cm,此时AP=3xcm,DQ=(16﹣2x)cm,
根据题意得:(16﹣2x﹣3x)2+82=102,
解得:x1=2,x2= .
答:当P、Q两点从出发开始到2秒或 秒时,点P和点Q的距离是10cm.
故答案为:2或 .
3.如图,A、B、C、D为矩形的四个顶点,AB=16cm,AD=6cm,动点P、Q分别从点A、C同时出发,点P以3cm/s的速度向点B移动,一直到达B为止,点Q以2cm/s的速度向D移动.
(1)P、Q两点从出发开始到几秒时,四边形PBCQ的面积为33cm2;
(2)P、Q两点从出发开始到几秒时,点P和点Q的距离是10cm.
【分析】(1)设P、Q两点从出发开始到x秒时四边形PBCQ的面积为33cm2,则PB=(16﹣3x)cm,QC=2xcm,根据梯形的面积公式可列方程: (16﹣3x+2x)×6=33,解方程可得解;
(2)作QE⊥AB,垂足为E,设运动时间为t秒,用t表示线段长,用勾股定理列方程求解.
【解答】解:(1)设P、Q两点从出发开始到x秒时四边形PBCQ的面积为33cm2,
则PB=(16﹣3x)cm,QC=2xcm,
根据梯形的面积公式得 (16﹣3x+2x)×6=33,
解之得x=5,
( 2)设P,Q两点从出发经过t秒时,点P,Q间的距离是10cm,
作QE⊥AB,垂足为E,
则QE=AD=6,PQ=10,
∵PA=3t,CQ=BE=2t,
∴PE=AB﹣AP﹣BE=|16﹣5t|,
由勾股定理,得(16﹣5t)2+62=102,
解得t1=4.8,t2=1.6.
答:(1)P、Q两点从出发开始到5秒时四边形PBCQ的面积为33cm2;
(2)从出发到1.6秒或4.8秒时,点P和点Q的距离是10cm.
4.(泗阳县期末)如图,在△ABC中,∠B=90°,AB=12cm,BC=24cm,动点P从点A出发沿边AB向点B以2cm/s的速度移动,同时动点Q从点B出发沿边BC向点C以4cm/s的速度移动,当P运动到B点时P、Q两点同时停止运动,设运动时间为ts.
(1)BP= cm;BQ= cm;(用t的代数式表示)
(2)D是AC的中点,连接PD、QD,t为何值时△PDQ的面积为40cm2?
【分析】(1)根据速度×时间=路程列出代数式即可;
(2)如图,过点D作DH⊥BC于H,利用三角形中位线定理求得DH的长度;然后根据题意和三角形的面积列出方程,求出方程的解即可.
【解答】解:(1)根据题意得:AP=2tcm,BQ=4tcm,
所以BP=(12﹣2t)cm,
故答案是:(12﹣2t);4t;
( 2)如图,过点D作DH⊥BC于H,
∵∠B=90°,即AB⊥BC.
∴AB∥DH.
又∵D是AC的中点,
∴BH= BC=12cm,DH是△ABC的中位线.
∴DH= AB=6cm.
根据题意,得 ﹣ ×(12﹣2t)﹣ ×(24﹣4t)×6﹣ ×2t×12=40,
整理,得t2﹣6t+8=0.
解得:t1=2,t2=4,
即当t=2或4时,△PBQ的面积是40cm2.
5.(越秀区校级一模)已知:如图所示,在△ABC中,∠B=90°,AB=5cm,BC=7cm,点P从点A开始沿AB边向点B以1cm/s的速度移动,点Q从点B开始沿BC边向点C以2cm/s的速度移动,当其中一点到达终点后,另外一点也随之停止运动.
(1)如果P、Q分别从A、B同时出发,那么几秒后,△PBQ的面积等于4cm2?
(2)在(1)中,△PQB的面积能否等于7cm2?请说明理由.
【分析】(1)经过x秒钟,△PBQ的面积等于4cm2,根据点P从A点开始沿AB边向点B以1cm/s的速度移动,点Q从B点开始沿BC边向点C以2cm/s的速度移动,表示出BP和BQ的长可列方程求解;
(2)看△PBQ的面积能否等于7cm2,只需令 ×2x(5﹣x)=7,化简该方程后,判断该方程的Δ与0的关系,大于或等于0则可以,否则不可以.
【解答】解:(1)设经过x秒以后△PBQ面积为4cm2,根据题意得 (5﹣x)×2x=4,
整理得:x2﹣5x+4=0,
解得:x=1或x=4(舍去).
答:1秒后△PBQ的面积等于4cm2;
(2)仿(1)得 (5﹣x)2x=7.
整理,得x2﹣5x+7=0,因为b2﹣4ac=25﹣28<0,
所以,此方程无解.
所以△PBQ的面积不可能等于7cm2.
6.(红谷滩区校级模拟)如图所示,△ABC中,∠B=90°,AB=6cm,BC=8cm.
(1)点P从点A开始沿AB边向B以1cm/s的速度移动,点Q从B点开始沿BC边向点C以2cm/s的速度移动,如果P,Q分别从A,B同时出发,经过几秒,点P,Q之间的距离为 cm?
(2)点P从点A开始沿AB边向B以1cm/s的速度移动,点Q从B点开始沿BC边向点C以2cm/s的速度移动,如果P,Q分别从A,B同时出发,经过几秒,使△PBQ的面积等于8cm2?
(3)若P点沿射线AB方向从A点出发以1cm/s的速度移动,点Q沿射线CB方向从C点出发以2cm/s的速度移动,P,Q同时出发,几秒后,△PBQ的面积为1cm2?
【分析】(1)设经过x秒,点P,Q之间的距离为 cm,根据勾股定理列式求解即可;
(2)设经过y秒,使△PBQ的面积等于8cm2,由三角形的面积公式列式并求解即可;
(3)分三种情况列方程求解即可:①点P在线段AB上,点Q在射线CB上;②点P在线段AB上,点Q在射线CB上;点P在射线AB上,点Q在射线CB上.
【解答】解:(1)设经过x秒,点P,Q之间的距离为 cm,
则AP=x(cm),QB=2x(cm),
∵AB=6cm,BC=8cm
∴PB=(6﹣x)(cm),
∵在△ABC中,∠B=90°
∴由勾股定理得:(6﹣x)2+(2x)2=6
化简得:5x2﹣12x+30=0
∵△=(﹣12)2﹣4×5×30=144﹣600<0
∴点P,Q之间的距离不可能为 cm.
(2)设经过x秒,使△PBQ的面积等于8cm2,由题意得:
(6﹣x)•2x=8
解得:x1=2,x2=4
检验发现x1,x2均符合题意
∴经过2秒或4秒,△PBQ的面积等于8cm2.
(3)①点P在线段AB上,点Q在线段CB上
设经过m秒,0<m≤4,依题意有
(6﹣m)(8﹣2m)=1
∴m2﹣10m+23=0
解得;m1=5+ (舍),m2=5﹣
∴m=5﹣ 符合题意;
②点P在线段AB上,点Q在射线CB上
设经过n秒,4<n≤6,依题意有
(6﹣n)(2n﹣8)=1
∴n2﹣10n+25=0
解得n1=n2=5
∴n=5符合题意;
③点P在射线AB上,点Q在射线CB上
设经过k秒,k>6,依题意有
(k﹣6)(2k﹣8)=1
解得k1=5+ ,k2=5﹣ (舍)
∴k=5+ 符合题意;
∴经过(5﹣ )秒,5秒,(5+ )秒后,△PBQ的面积为1cm2.
7.(赫山区校级自主招生)等腰△ABC的直角边AB=BC=10cm,点P、Q分别从A、C两点同时出发,均以1cm/秒的相同速度作直线运动,已知P沿射线AB运动,Q沿边BC的延长线运动,PQ与直线AC相交于点D.设P点运动时间为t,△PCQ的面积为S.
(1)求出S关于t的函数关系式;
(2)当点P运动几秒时,S△PCQ=S△ABC?
(3)作PE⊥AC于点E,当点P、Q运动时,线段DE的长度是否改变?证明你的结论.
【分析】由题可以看出P沿AB向右运动,Q沿BC向上运动,且速度都为1cm/s,S= QC×PB,所以求出QC、PB与t的关系式就可得出S与t的关系,另外应注意P点的运动轨迹,它不仅在B点左侧运动,达到一定时间后会运动到右侧,所以一些问题可能会有两种可能出现的情况,这时我们应分条回答.
【解答】解:(1)当t<10秒时,P在线段AB上,此时CQ=t,PB=10﹣t,
∴S= ×t(10﹣t)= (10t﹣t2),
当t>10秒时,P在线段AB得延长线上,此时CQ=t,PB=t﹣10,
∴S= ×t(t﹣10)= (t2﹣10t).
(2)∵S△ABC= ,
∴当t<10秒时,S△PCQ= ,
整理得t2﹣10t+100=0,此方程无解,
当t>10秒时,S△PCQ= ,
整理得t2﹣10t﹣100=0,解得t=5±5 (舍去负值),
∴ 当点P运动 秒时,S△PCQ=S△ABC.
(3)当点P、Q运动时,线段DE的长度不会改变.
证明:过Q作QM⊥AC,交直线AC于点M,
易证△APE≌△QCM,
∴AE=PE=CM=QM= t,
∴四边形PEQM是平行四边形,且DE是对角线EM的一半.
又∵EM=AC=10 ∴DE=5
∴当点P、Q运动时,线段DE的长度不会改变.
同理,当点P在点B右侧时,DE=5
综上所述,当点P、Q运动时,线段DE的长度不会改变.
8.(玄武区校级月考)如图,在矩形ABCD中,AB=10cm,AD=8cm,点P从点A出发沿AB以2cm/s的速度向终点B运动,同时点Q从点B出发沿BC以1cm/s的速度向终点C运动,它们到达终点后停止运动.
(1)几秒后,点P、D的距离是点P、Q的距离的2倍;
(2)是否存在时间t使得△DPQ的面积是22cm2?若存在请求出t,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)设t秒后点P、D的距离是点P、Q距离的2倍,根据勾股定理可得PD2=4PQ2,然后再代入相应数据可得方程82+(2t)2=4[(10﹣2t)2+t2],再解即可;
(2)设x秒后△DPQ的面积是24cm2,利用矩形面积﹣△DPQ的面积=周围三个三角形面积和列方程即可.
【解答】解:(1)设t秒后点P、D的距离是点P、Q距离的2倍,
∴PD=2PQ,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠A=∠B=90°,
∴PD2=AP2+AD2,PQ2=BP2+BQ2,
∵PD2=4PQ2,
①0<t≤5时,
∴82+(2t)2=4[(10﹣2t)2+t2],
解得:t1=3,t2=7;
∵t=7时10﹣2t<0,
∴t=3,
②5<t≤8时,
PD= =2 ,
∵PD=2PQ,
∴PQ= ,
∵点Q从点B出发沿BC以1cm/s的速度向终点C运动,
∴t= ,
答:3秒或 秒后,点P、D的距离是点P、Q的距离的2倍;
(2)不存在,理由如下:
设x秒后△DPQ的面积是22cm2,
∵S△DPQ=S四边形ABCD﹣S△ADP﹣S△BQP﹣S△DCQ.
∴ ×8×2x+ (10﹣2x)•x+ (8﹣x)×10=80﹣22,
整理得x2﹣8x+18=0,
∵该方程无解,
∴不存在时间t使得△DPQ的面积是22cm2.
9.如图,直线l1:y1=﹣x+2与x轴,y轴分别交于A,B两点,点P(m,3)为直线l1上一点,另一直线l2:y2= x+b过点P.
(1)求点P坐标和b的值;
(2)若点C是直线l2与x轴的交点,动点Q从点C开始以每秒1个单位的速度向x轴正方向移动.设点Q的运动时间为t秒.
①请写出当点Q在运动过程中,△APQ的面积S与t的函数关系式;
②求出t为多少时,△APQ的面积小于3;
③是否存在t的值,使△APQ为等腰三角形?若存在,请求出t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把P(m,3)的坐标代入直线l1上的解析式即可求得P的坐标,然后根据待定系数法即可求得b;
(2)根据直线l2的解析式得出C的坐标,①根据题意得出AQ=9﹣t,然后根据S= AQ•|yP|即可求得△APQ的面积S与t的函数关系式;②通过解不等式﹣ t+ <3,即可求得t>7时,△APQ的面积小于3;③分三种情况:当PQ=PA时,则(t﹣7+1)2+(0﹣3)2=(2+1)2+(0﹣3)2,当AQ=PA时,则(t﹣7﹣2)2=(2+1)2+(0﹣3)2,当PQ=AQ时,则(t﹣7+1)2+(0﹣3)2=(t﹣7﹣2)2,即可求得.
【解答】解;(1)∵点P(m,3)为直线l1上一点,
∴3=﹣m+2,解得m=﹣1,
∴点P的坐标为(﹣1,3),
把点P的坐标代入y2= x+b得,3= ×(﹣1)+b,
解得b= ;
(2)∵b= ,
∴直线l2的解析式为y= x+ ,
∴C点的坐标为(﹣7,0),
①由直线l1:y1=﹣x+2可知A(2,0),
∴当Q在A、C之间时,AQ=2+7﹣t=9﹣t,
∴S= AQ•|yP|= ×(9﹣t)×3= ﹣ t;
当Q在A的右边时,AQ=t﹣9,
∴S= AQ•|yP|= ×(t﹣9)×3= t﹣ ;
即△APQ的面积S与t的函数关系式为S=﹣ t+ 或S= t﹣ ;
②∵S<3,
∴﹣ t+ <3或 t﹣ <3
解得7<t<9或9<t<11.
③存在;
设Q(t﹣7,0),
当PQ=PA时,则(t﹣7+1)2+(0﹣3)2=(2+1)2+(0﹣3)2
∴(t﹣6)2=32,解得t=3或t=9(舍去),
当AQ=PA时,则(t﹣7﹣2)2=(2+1)2+(0﹣3)2
∴(t﹣9)2=18,解得t=9+3 或t=9﹣3 ;
当PQ=AQ时,则(t﹣7+1)2+(0﹣3)2=(t﹣7﹣2)2,
∴(t﹣6)2+9=(t﹣9)2,解得t=6.
故当t的值为3或9+3 或9﹣3 或6时,△APQ为等腰三角形.
10.(西山区期末)如图,在Rt△ABC中,∠B=90°,AC=8,∠C=30°,点D从点C出发沿CA方向以每秒2个单位长度的速度向点A匀速运动,同时点E从点A出发沿AB方向以每秒1个单位长度的速度向点B匀速运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也随之停止运动.设点D、E运动的时间是t秒(t>0),过点D作DF⊥BC于点F,连接DE、EF.
(1)DF= ;(用含t的代数式表示)
(2)求证:△AED≌△FDE;
(3)当t为何值时,△DEF是等边三角形?说明理由;
(4)当t为何值时,△DEF为直角三角形?(请直接写出t的值).
【分析】(1)根据题意求出DC,根据含30°的直角三角形的性质用t表示出DF;
(2)根据平行线的性质得到∠AED=∠FDE,利用SAS定理证明△AED≌△FDE;
(3)根据等边三角形的三边相等列式计算;
(4)分∠AED=90°、∠ADE=90°两种情况,根据直角三角形的性质列方程,解方程得到答案.
【解答】(1)解:由题意得,DC=2t,
在Rt△CFD中,∠C=30°,
∴DF= DC=t,
故答案为:t;
(2)证明:∵DF⊥BC,AB⊥BC,
∴AB∥DF,
∴∠AED=∠FDE,
由题意得,AE=t,
∴AE=DF,
在△AED和△FDE中,
,
∴△AED≌△FDE(SAS);
(3)解:∵△AED≌△FDE,
∴当△DEF是等边三角形时,△AED也是等边三角形,
∴AE=AD,
∴t=8﹣2t,
解得,t= ;
(4)∵AE=DF,AE∥DF,
∴四边形AEFD是平行四边形,
∴当△DEF为直角三角形时,△EDA也是直角三角形,
当∠AED=90°时,AD=2AE,即8﹣2t=2t,
解得:t=2;
当∠ADE=90°时,AE=2AD,即t=2(8﹣2t),
解得:t= ,
综上所述,当t=2或 时,△DEF为直角三角形.
11.(青羊区校级期末)如图,已知点D(﹣1,0),直线l1的解析式为y=﹣x+6,经过点C(2,n),与x轴交于点A,与y轴交于点B.
(1)如图1,若直线l2经过点D,与直线l1交于点C,求直线l2的解析式;
(2)点M是x轴上一动点,若△CDM为等腰三角形,求点M的坐标;
( 3)如图2,已知点E为直线l1上一动点,连接DE,将DE绕点D逆时针旋转90°到DF,若CF=5,求此时点F坐标.
【分析】(1)对于l1:y=﹣x+6,令y=﹣x+6=0,则x=6,令x=0,则y=6,故点A、B的坐标分别为(6,0)、(0,6),再求出点C的坐标为(2,4),进而求解;
(2)分MC=CD、MC=MD、CD=MD三种情况,利用勾股定理列出方程,分别求解即可;
(3)证明△FND≌△DME(AAS),求出点F的坐标为(a﹣7,a+1),由FC2=(a﹣7﹣2)2+(a+1﹣4)2=25,即可求解.
【解答】解:(1)对于l1:y=﹣x+6,令y=﹣x+6=0,则x=6,令x=0,则y=6,
故点A、B的坐标分别为(6,0)、(0,6),
当x=2时,y=﹣x+6=﹣2+6=4=n,故点C的坐标为(2,4),
设直线l2的表达式为y=kx+b,将点C、D的坐标代入上式得 ,解得 ,
故直线l2的解析式为y= x+ ;
(2)设点M(x,0),过点C作CH⊥x轴于点H,
则MC2=CH2+HM2=(x﹣2)2+42,
同理可得:CD2=32+42=25,MD2=(x+1)2,
当MC=CD时,即(x﹣2)2+42=25,解得x=5或﹣1(舍去﹣1);
当MC=MD时,同理可得x= ;
当CD=MD时,同理可得x=4或﹣6,
故点M的坐标为(5,0)或( ,0)或(4,0)或(﹣6,0);
(3)设点E的坐标为(a,6﹣a),
分 别过点E、F作x轴的垂线,垂足分别为M、N,
∵∠EDF=90°,
∴∠EDM+∠DEM=90°,
∵∠EDM+∠FDN=90°,
∴∠FDN=∠DEM,
∵∠FND=∠DEM=90°,DE=DF,
∴△FND≌△DME(AAS),
∴FN=DM,ND=EM,
即FN=DM=a+1,ND=EM=6﹣a,
故点F的坐标为(a﹣7,a+1),
而点C(2,4),
由(2)知:FC2=(a﹣7﹣2)2+(a+1﹣4)2=25,
解得a= ,
∵点F的坐标为(a﹣7,a+1),
∴点F的坐标为(﹣1﹣ ,7﹣ )或(﹣1+ ,7+ ).
12.(顺德区校级月考)如图,△ABC中,∠C=90°,AC=3cm,BC=4cm,动点P从点B出发以2cm/s的速度向点C移动,同时动点Q从点C出发以1cm/s的速度向点A移动,其中一点到达终点后另一点也随之停止运动,设它们的运动时间为ts.
(1)运动几秒时,△CPQ为等腰三角形?
(2)t为何值时,△CPQ的面积等于△ABC面积的 ?
(3)在运动过程中,PQ的长度能否为1cm?试说明理由.
【分析】(1)根据PC=CQ列方程求解即可;
(2)根据△CPQ的面积等于△ABC面积的 ,列出关于t的方程,解方程即可;
(3)根据勾股定理列方程,此方程无解,于是得到在运动过程中,PQ的长度能否为1cm.
【解答】解:经过t秒后,PC=(4﹣2t)cm,CQ=tcm,
(1)若△CPQ为等腰三角形,
则PC=CQ,即4﹣2t=t,
解得:t= ,
∴运动 秒时,△CPQ为等腰三角形;
(2)当△CPQ的面积等于△ABC面积的 时,
即 ×(4﹣2t)•t= × ×3×4,
整理得:4t2﹣8t+3=0,
解得:t1= ,t2= ,
∴经过 或 秒后,△CPQ的面积等于△ABC面积的 ;
(3)∵∠C=90°,
∴(4﹣2t)2+t2=1,
整理得:5t2﹣16t+15=0,
∵Δ=162﹣4×5×15=256﹣300=﹣44<0,
∴此方程无实数解,
∴在运动过程中,PQ的长度不能为1cm.
13.(佛山校级月考)如图,△ABC中,∠C=90°,AC=8cm,BC=6cm,动点D从点A出发以4cm/s速度向点C移动,同时动点E从C出发以3cm/s的速度向点B移动,设它们的运动时间为ts.
(1)根据题意知:CE= cm,CD= cm;(用含t的代数式表示)
(2)t为何值时,△CDE的面积等于四边形ABED的面积的 ?
(3)点D、E运动时,DE的长可以是4cm吗?如果可以,请求出t的值,如果不可以,请说明理由.
【分析】(1)根据动点D从点A出发以4cm/s速度向点C移动,同时动点E从C出发以3cm/s的速度向点B移动,可以得出CE=3t,CD=8﹣4t;
(2)先确定当△CDE的面积等于四边形ABED的面积的 时,则△CDE的面积等于△ABC的面积的 ,再列方程求出t的值;
(3)假设可以,根据这一条件列方程并且整理出一元二次方程,再由一元二次方程根的判别式判定此方程没有实数根,则说明DE的长不可以是8cm.
【解答】解:(1)∵动点D、E同时出发,动点E从C出发向点B移动,
∴CE=3tcm,
∵动点D从点A出发向点C移动,
∴CD=(8﹣4t)cm,
故答案为:3tcm,(8﹣4t)cm.
(2)当△CDE的面积等于四边形ABED的面积的 时,则△CDE的面积等于△ABC的面积的 ,
根据题意得 ×3t(8﹣4t)= × ×8×6,
整理得t2﹣2t+1=0,
解得t1=t2=1,
答:t=1,即运动1秒时,△CDE的面积等于四边形ABED的面积的 .
(3)不可以,理由如下:
如果可以,则由勾股定理得(3t)2+(8﹣4t)2=42,
整理得25t2﹣64t+48=0,
∵Δ=(﹣64)2﹣4×25×48=﹣704<0,
∴该方程没有实数根,
∴DE的长不可以是4cm.