Question

如圖，形如三角板的△ABC中，∠ACB=90°，∠ABC=45°，BC=12cm，形如矩形量角器的半圓O的直徑DE=12cm，矩形DEFG的寬EF=6cm，矩形量角器以2cm/s的速度從左向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，點(diǎn)D、E始終在BC所在的直線上，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為x（s），矩形量角器和△ABC的重疊部分的面積為S（cm²）．當(dāng)x=0（s）時(shí)，點(diǎn)E與點(diǎn)C重合．（圖（3）、圖（4）、圖（5）供操作用）．
（1）當(dāng)x=3時(shí)，如圖（2），S=

 

cm²，當(dāng)x=6時(shí)，S=

 

cm²，當(dāng)x=9時(shí)，S=

 

cm²；
（2）當(dāng)3＜x＜6時(shí)，求S關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式；
（3）當(dāng)6＜x＜9時(shí)，求S關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式；
（4）當(dāng)x為何值時(shí)，△ABC的斜邊所在的直線與半圓O所在的圓相切？

Answer 1

分析：當(dāng)3＜x＜6時(shí)，重疊部分是不規(guī)則的四邊形，不能直接用x表示，要采用面積的分割法來(lái)求，先求S_△ABC，S_△AMN，再求S_△BEH，然后求重疊部分的面積；當(dāng)6＜x＜9時(shí)，重疊部分也是不規(guī)則的四邊形，也采用面積的分割法來(lái)求，先求S_△ABC，S_△AHM，再
求S_{四邊形HGDC}，這樣才能求出S與x的函數(shù)關(guān)系式

解答：解：（1）36，54，18（7分）

（2）如圖，設(shè)矩形DEFG與斜邊AB的交點(diǎn)分別為N、H，與直角邊AC的交點(diǎn)為M；
∵BE=12-2x，AM=12-6=6，（4分）
∴S=S_△ABC-S_△AMN-S_△BHE=

1

2

×12×12-

1

2

×6×6-

1

2

×（12-2x）²=-2x²+24x-18，
∴當(dāng)3＜x＜6時(shí)，S=-2x²+24x-18．（6分）

（3）如圖，

設(shè)矩形DEFG與斜邊AB的交點(diǎn)為M，延長(zhǎng)FG交AC于點(diǎn)H；
∵AH=12-6=6，HG=2x-12，（7分）
∴S=S_△ABC-S_△AHM-S_矩形HCOG=

1

2

×12×12-

1

2

×6×6-6×（2x-12）=-12x+126，
∴當(dāng)6＜x＜9時(shí)，S=-12x+126．（9分）

（4）如圖，
①過(guò)點(diǎn)O′作O′D′⊥AB于點(diǎn)D′，由題意得O′D′=6；
∵∠ABC=45°，∠O′D′B=90°，
∴O′B=

62+62

=6

2

，
∴x₁=

6+12-6 2

2

=9-3

2

（秒）；（10分）
②過(guò)點(diǎn)O作OE⊥AB，交AB的延長(zhǎng)線于點(diǎn)E，由題意得OE=6；
∵∠OBE=45°，∠OEB=90°，
∴OB=

62+62

=6

2

，
∴x₂=

6+12+6 2

2

=9+3

2

，（秒）
故當(dāng)x等于（9-3

2

）秒或（9+3

2

）秒時(shí)，△ABC的斜邊所在的直線與半圓O所在的圓相切．（12分）

點(diǎn)評(píng)：此題用運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，把求函數(shù)關(guān)系式與三角形的有關(guān)知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，綜合性比較強(qiáng)．