Question

如圖1，已知點，點B在x軸正半軸上，且∠ABO=30°，動點P在線段AB上從點A向點B以每秒個單位的速度運動，設運動時間為t秒，在x軸上取兩點M、N作等邊△PMN．

（1）求直線AB的解析式；
（2）求等邊△PMN的邊長（用t的代數式表示），并求出當頂點M運動到與原點O重合時t的值；
（3）如圖2，如果取OB的中點D，以OD為邊在Rt△AOB內部作矩形ODCE，點C在線段AB上，從點P開始運動到點M與原點O重合這一過程中，設等邊△PMN和矩形ODCE重疊部分的面積為S，請求出S與t的函數關系式和相應的自變量t的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知點A的坐標知道OA的長度，在直角三角形中根據30°所對的直角邊等于斜邊的一半求出AB，根據勾股定理求出OB，從而求出B的坐標，最后利用待定系數法求出直線AB的解析式．
（2）由（1）已經求出AB的長，可以表示出BP的長，題目也告訴了∠ABO的度數，利用三角函數值就可以表示出MP長度，當M到達O點利用30°的直角三角形的特殊關系求出OP，利用勾股定理就可以求出AP，從而求出時間t．
（3）當點M與原點O重合時，點N與點D也是重合的，這時以PM是否過點E為分點分別計算重合部分的面積．將重合部分的面積用含t的式子表示出來就可以了．
解答：解：（1）∵A（0，4）
∴OA=4
在Rt△AOB中，∠AOB=90°
tan∠ABO=
即tan30°=
∴BO=12
∴B（12，0）
設直線AB的解析式為：y=kx+b，由題意得：

解得：
∴直線AB的解析式為：y=-x+4

（2）∵△PMN為等邊三角形
∴∠PMO=60°
∵∠ABO=30°
∴∠PMO+∠ABO=90°
∴∠MPB=90°
在Rt△AOB中，∠AOB=90°，∠ABO=30°
∴AB=2AO=8
∴BP=AB-AP=8-t，在Rt△MPB中，∠MPB=90°
tan∠ABO=
即tan30°=
∴MP=8-t
當M與O重合時，在Rt△PBO中，∠ABO=30°，∠BPO=90°
∴MP=OB=6，即8-t=6
∴t=2

（3）M與O點重合時PM=MN=6，此時N點與D點重合，如圖2，
當PM過點E時，∠PMB=60°，∠MBA=30°，∴∠MBA=∠ACE=30°，
∴∠EAP=60°，
∴∠AEP=30°
∴AP=AE=，此時t=1
當0≤t≤1時，設PN交EC于F，過F作FG⊥OB于G，FG=OE=2
∵∠PNM=60°，∴GN=2
∵PM=8-t，∴BM=2PM=16-2t
∴MO=BM-BO=4-2t
ON=MN-MO=t+4
EF=OG=ON-GN=t+2
∴S=
=2t+6
當0＜t≤2時設PM、PN交EC于H、F，S=S_梯形EONF-S_△EHI．
由（2）知MO=4-2t，IO=MO=4-2t
∴EI=EO-IO=2t-2
EH=EI=2t-2
∴S_△EHI=
=
∴S=
=-
點評：本題是一道一次函數的綜合試題，考查了運用待定系數法求函數的解析式，勾股定理的運用，三角函數的運用以及圖形的面積公式，數學中的動點問題．是一道難度較大的綜合試題．