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在△ABC中,∠A=90°,AB=4,AC=3,M是AB上的动点(不与A、B重合...

在△ABC中,∠A=90°,AB=4,AC=3,M是AB上的动点(不与A、B重合),过点M作MN∥BC交AC于点N.以MN为直径作⊙O,并在⊙O内作内接矩形AMPN,令AM=x.
(1)当x为何值时,⊙O与直线BC相切?
(2)在动点M的运动过程中,记△MNP与梯形BCNM重合的面积为y,试求y与x间函数关系式,并求x为何值时,y的值最大,最大值是多少?

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(1)当圆O与BC相切时,O到BC的距离就是MN的一半,那么关键是求出MN的表达式,可根据△AMN∽△ABC,得出MN的表达式,也就求出了O到BC的距离的表达式,如果过M作MQ⊥BC于Q,那么MQ就是O到BC的距离,然后在Rt△BMQ中,用∠B的正弦函数以及BM的表达式表示出MQ,然后让这两表示MQ的含x的表达式相等,即可求出x的值; (2)要求重合部分的面积首先看P点在△ABC内部还是外面,因此可先得出这两种情况的分界线即当P落到BC上时,x的取值,那么P落点BC上时,MN就是△ABC的中位线,此时AM=2,因此可分两种情况进行讨论: ①当0<x≤2时,此时重合部分的面积就是△PMN的面积,△PMN的面积(1)中已经求出,即可的x,y的函数关系式.②当2<x<4时,如果设PM,PN交BC于E,F,那么重合部分就是四边形MEFN,可通过△PMN的面积-△PEF的面积来求重合部分的面积.不难得出PN=AM=x,而四边形BMNF又是个平行四边形,可得出FN=BM,也就有了FN的表达式,就可以求出PF的表达式,求出△PEF的面积,即可求出四边形MEFN的面积,也就得出了y,x的函数关系式.然后根据两种情况得出的函数的性质,以及对应的自变量的取值范围求出y的最大值即可. 【解析】 (1)如图1,设直线BC与⊙O相切于点D,连接OA、OD,则OA=OD=MN 在Rt△ABC中,BC==5 ∵MN∥BC,∴∠AMN=∠B,∠ANM=∠C △AMN∽△ABC,∴,即, ∴MN=x,∴OD=x 过点M作MQ⊥BC于Q,则MQ=OD=x, 在Rt△BMQ和Rt△BCA中,∠B是公共角 ∴Rt△BMQ∽Rt△BCA, ∴, ∴BM=x,AB=BM+MA=x+x=4 ∴x=, ∴当x=时,⊙O与直线BC相切; (2)随点M的运动,当P点落在直线BC上时,连接AP,则O点为AP的中点. ∵MN∥BC, ∴∠AMN=∠B,∠AOM=∠APB, ∴△AMO∽△ABP, ∴, ∵AM=MB=2, 故以下分两种情况讨论: ①当0<x≤2时, ∵MN∥BC, ∴∠AMN=∠B,∠ANM=∠C. ∴△AMN∽△ABC. ∴,即; ∴AN=x; ∴S=S△MNP=S△AMN=•x•x=x2. ∴当x=2时,y最大=×4=, ②当2<x<4时,设PM,PN分别交BC于E,F, ∵四边形AMPN是矩形, ∴PN∥AM,PN=AM=x, 又∵MN∥BC, ∴四边形MBFN是平行四边形; ∴FN=BM=4-x, ∴PF=x-(4-x)=2x-4, 又∵△PEF∽△ACB, ∴, ∴S△PEF=(x-2)2; y=S△MNP-S△PEF=x2-(x-2)2=-x2+6x-6, 当2<x<4时,y=-x2+6x-6=-(x-)2+2, ∴当x=时,满足2<x<4,y最大=2. 综上所述,当0<x≤2时,当x=2时,y最大=;当2<x<4时,当x=时,y值最大,最大值是2.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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