Question

已知如圖，直線AE：y=3x+12交x軸于E點(diǎn)，交y軸于A點(diǎn)，再把△AOE沿著AE翻折，使得AO落在AD的位置，設(shè)直線AD交軸x于點(diǎn)B，P點(diǎn)以1個(gè)單位每秒的速度自B點(diǎn)出發(fā)沿BO-OA向終點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)，設(shè)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t．
（1）求直線AD的解析式；
（2）設(shè)△PDE的面積為S，求S與t的函數(shù)關(guān)系式，直接寫(xiě)出自變量的取值范圍；
（3）連接DP，設(shè)直線DP交直線AE于點(diǎn)Q，當(dāng)直線DP與直線AE的夾角的正切為

1

2

時(shí)，求t的值，并判斷此時(shí)以P點(diǎn)為圓心，以

6 10

7

為半徑的圓與直線AE的位置關(guān)系．

Answer 1

分析：（1）先根據(jù)直線y=3x+12求出點(diǎn)A，E的坐標(biāo)從而求出OE=4，0A=12，再△ADE是△AOE沿著AE翻折所得，求出ED=4，AD=12，∠EDB=90°，然后根據(jù)△EDB∽△AOB求出BE=5，得到點(diǎn)B的坐標(biāo)為（-9，0），利用待定系數(shù)法即可求出直線AD的解析式為y=

4

3

x+12．
（2）由于P點(diǎn)以1個(gè)單位每秒的速度自B點(diǎn)出發(fā)沿BO-OA向終點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)點(diǎn)P分別在線段BE，OE，OA上時(shí)，△PDE的面積的求法不同，所以必須分三種情況討論．
當(dāng)點(diǎn)P在線段BE，OE時(shí)，利用三角形的面積公式來(lái)表示所求三角形的面積，所以就需要作△PDE的高，故過(guò)點(diǎn)D作DF⊥OB于點(diǎn)F，則有△PDE的面積S=

1

2

PE•DF，此時(shí)PE有兩種表示情況：①PE=5-t，②PE=t-5，所以可求出S的兩種情況，當(dāng)點(diǎn)P在線段OA上時(shí)，△PDE的面積S=S_{四邊形ADEO}-S_△POE-S_△ADP=2S_△AOE-

1

2

×OP•OE-

1

2

×AP•OF，此時(shí)OP=t-9，AP=OB+OA-t=21-t，代入即可求得S的第三種情況．
（3）根據(jù)直線DP與直線AE的夾角的正切為

1

2

，可知tan∠DQN=

DN

NQ

=

1

2

，滿足這個(gè)條件的點(diǎn)P有兩個(gè)，分別在直線AE的左右兩側(cè)．利用點(diǎn)D，O關(guān)于直線AE對(duì)稱，連接OD，可得AE⊥OD，DN=ON，AE=4

10

，從而求出AN=

18 10

5

，EN=AE-AN=

2 10

5

，ON=

6 10

5

，NQ=2DN=

12 10

5

，分兩種情況討論：①當(dāng)點(diǎn)P在直線AE左側(cè)時(shí)，過(guò)點(diǎn)P做PG⊥AE于G，則QG=2PG，根據(jù)tan∠GPE=tan∠OAE=

1

3

求得t=

55

7

，PG=

6 10

7

  從而判斷以P點(diǎn)為圓心，以

6 10

7

為半徑的圓與直線AE位置關(guān)系為相切．②當(dāng)點(diǎn)P在直線AE右側(cè)時(shí)，過(guò)點(diǎn)P作PM⊥AE于點(diǎn)M根據(jù)tan∠MQP=tan∠DQN=

1

2

，tan∠PAM=

1

3

可求出PM=

6 10

25

，t=

93

5

，則可判斷以P點(diǎn)為圓心，以

6 10

7

為半徑的圓與直線AE位置關(guān)系為相交．

解答：解：（1）由直線y=3x+12可知
當(dāng)x=0時(shí)，y=12，即點(diǎn)A的坐標(biāo)為（0，12）
當(dāng)y=0時(shí)，x=-4，即點(diǎn)E的坐標(biāo)為（-4，0）
則OE=4，0A=12
∵△ADE是△AOE沿著AE翻折所得
∴ED=EO=4，AD=AO=12，∠EDA=∠EOA=∠EDB=90°
∵∠ABO=∠EBD，∠EDB=∠AOB
∴△EDB∽△AOB
∴

BE

AB

=

BD

BO

=

DE

AO

=

1

3

∴AB=3BE
∴BD=AB-AD=3BE-12
∵OB=BE+OE=BE+4 

BD

OB

=

1

3

∴

3BE-12

BE+4

=

1

3

∴BE=5  OB=9  BD=3
即點(diǎn)B的坐標(biāo)為（-9，0）
設(shè)直線AD的解析式為y=kx+b，把A（0，12），B（-9，0）代入得：k=

4

3

，b=12
∴y=

4

3

x+12

（2）過(guò)點(diǎn)D作DF⊥OB于點(diǎn)F，由（1）可知BD=3  ED=4
∴BE=5
在Rt△BDE中DF=

BD•DE

BE

=

3×4

5

=

12

5

①當(dāng)點(diǎn)P在點(diǎn)E，B之間時(shí)，BP=t，PE=5-t
S=

1

2

PE•DF=

1

2

（5-t）×

12

5

=-

6

5

t+6（0≤t＜5）

②當(dāng)點(diǎn)P在點(diǎn)E，O之間時(shí)，PE=t-5
S=

1

2

PE•DF=

1

2

（t-5）×

12

5

=

6

5

t-6（5≤t＜9）

 ③由直線AD的解析式y(tǒng)=

4

3

x+12可知，當(dāng)y=

12

5

時(shí)，x=-

36

5

，即點(diǎn)D的坐標(biāo)為（-

36

5

，

12

5

）
 當(dāng)點(diǎn)P在線段OA上時(shí)，OP=t-9，AP=OB+OA-t=21-t  
S=S_{四邊形ADEO}-S_△POE-S_△ADP=2S_△AOE-

1

2

×OP•OE-

1

2

×AP•OF=48-

1

2

 （t-9）×4-

1

2

×（21-t）×

36

5

=

8

5

t-

48

5

（9≤t≤21）
                                                                                                       

（3）連接OD，教AE于點(diǎn)N
∵點(diǎn)D，O關(guān)于直線AE對(duì)稱
∴AE⊥OD  DN=ON    AE=

OA2+OE2

=4

10

∴Rt△ANO∽R(shí)t△ONE∽R(shí)t△AOE
∴AN=

AO2

AE

=

144

4 10

=

18 10

5

    EN=AE-AN=4

10

-

18 10

5

=

2 10

5

  ON=DN=

1

3

AN=

6 10

5

∵tan∠DQN=

DN

NQ

=

1

2

∴NQ=2DN=

12 10

5

①當(dāng)點(diǎn)P在直線AE左側(cè)時(shí)，過(guò)點(diǎn)P做PG⊥AE于G，則QG=2PG
∵∠GPE=∠OAE
∴tan∠GPE=tan∠OAE=

1

3

∴GE=

1

3

PG
∴QE=QG+GE=2PG+

1

3

PG=

7

3

PG
又∵QE=QN-NE=2

10

∴PG=

6 10

7

  GE=

2 10

7

∴PE=

PG2+GE2

=

20

7

又∵PE=5-t
∴5-t=

20

7

 即t=

55

7

∵PG=

6 10

7

 
∴當(dāng)t=

55

7

時(shí)，以P點(diǎn)為圓心，以

6 10

7

為半徑的圓與直線AE相切．

②當(dāng)點(diǎn)P在直線AE右側(cè)時(shí)，過(guò)點(diǎn)P作PM⊥AE于點(diǎn)M
∵tan∠MQP=tan∠DQN=

1

2

∴MQ=2PM
∵tan∠PAM=

1

3

∴AM=3PM
∴AQ=2PM+3PM=5PM
又∵AQ=AN-QN=

6 10

5

∴5PM=

6 10

5

    即PM=

6 10

25

  ＜

6 10

7

∴AD=

10

PM=

12

5

又∵AP=21-t
∴21-t=

12

5

    即t=

93

5

∴當(dāng)t=

93

5

時(shí)，以P點(diǎn)為圓心，以

6 10

7

為半徑的圓與直線AE相交．

點(diǎn)評(píng)：考查了有關(guān)動(dòng)點(diǎn)類的綜合性習(xí)題，考慮問(wèn)題要全面，如本題中的（2）小題有三種情況，（3）小題有兩種情況．在求圖形面積與動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系式時(shí)，首先考慮面積公式，用面積公式中需要的量用含t的代數(shù)式表示，再代入面積公式即可，若不能直接用面積公式就要考慮“割補(bǔ)法”來(lái)求取圖形面積，如本題（2）小題中的第三種情況．