(2013•平谷區(qū)一模)如圖,在直角坐標(biāo)系中,已知直線y=
1
2
x+1
與y軸交于點(diǎn)A,與x軸交于點(diǎn)B,以線段BC為邊向上作正方形ABCD.
(1)點(diǎn)C的坐標(biāo)為
(-3,2)
(-3,2)
,點(diǎn)D的坐標(biāo)為
(-1,3)
(-1,3)
;
(2)若拋物線y=ax2+bx+2(a≠0)經(jīng)過C、D兩點(diǎn),求該拋物線的解析式;
(3)若正方形以每秒
5
個(gè)單位長度的速度沿射線BA向上平移,直至正方形的頂點(diǎn)C落在y軸上時(shí),正方形停止運(yùn)動(dòng).在運(yùn)動(dòng)過程中,設(shè)正方形落在y軸右側(cè)部分的面積為s,求s關(guān)于平移時(shí)間t(秒)的函數(shù)關(guān)系式,并寫出相應(yīng)自變量t的取值范圍.
分析:(1)構(gòu)造全等三角形,由全等三角形對應(yīng)線段之間的相等關(guān)系,求出點(diǎn)C、點(diǎn)D的坐標(biāo);
(2)將C、D兩點(diǎn)的坐標(biāo)代入y=ax2+bx+2,利用待定系數(shù)法求出拋物線的解析式;
(3)為求s的表達(dá)式,需要識別正方形(與拋物線)的運(yùn)動(dòng)過程.正方形的平移,從開始到結(jié)束,總共歷時(shí)
3
2
秒,期間可以劃分成三個(gè)階段:當(dāng)0<t≤
1
2
時(shí),對應(yīng)圖2;當(dāng)
1
2
<t≤1時(shí),對應(yīng)圖3;當(dāng)1<t≤
3
2
時(shí),對應(yīng)圖4.每個(gè)階段的表達(dá)式不同,請對照圖形認(rèn)真思考.
解答:解:(1)∵y=
1
2
x+1,
∴當(dāng)x=0時(shí),y=1,即A點(diǎn)坐標(biāo)為(0,1),
當(dāng)y=0時(shí),x=-2,即B點(diǎn)坐標(biāo)為(-2,0).
如圖1,過D點(diǎn)作DH⊥y軸于H,過C點(diǎn)作CG⊥x軸于G.
易證△ADH≌△BAO,∴DH=OA=1,AH=OB=2,∴D(-1,3);
同理△CBG≌△BAO,∴BG=OA=1,CG=OB=2,∴C(-3,2).
故答案為(-3,2),(-1,3);

(2)將C(-3,2)、D(-1,3)兩點(diǎn)的坐標(biāo)代入y=ax2+bx+2,
9a-3b+2=2
a-b+2=3
,解得 
a=-
1
2
b=-
3
2
,
∴y=-
1
2
x2-
3
2
x+2;

(3)①當(dāng)點(diǎn)D運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸上時(shí),t=
1
2

當(dāng)0<t≤
1
2
時(shí),如圖2,設(shè)D′A′交y軸于點(diǎn)F.
∵tan∠BAO=
OB
OA
=2,又∵∠BAO=∠FAA′,
∴tan∠FAA′=2,即
FA′
AA′
=2,
∵AA′=
5
t,∴FA′=2
5
t.?
∴S△AA′F?=
1
2
AA′•FA′=
1
2
×
5
t×2
5
t=5t2;?
當(dāng)點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)C時(shí),t=1.
當(dāng)
1
2
<t≤1時(shí),如圖3,設(shè)D′C′交y軸于點(diǎn)G,過G作GH⊥B′A′于H.
在Rt△BOA中,BA=
22+12
=
5

∴GH=
5
,∴AH=
1
2
GH=
5
2
,
∵AA′=
5
t,∴HA′=
5
t-
5
2
,∴GD′=
5
t-
5
2
,
∴S梯形AA′D′G?=
1
2
5
t-
5
2
+
5
t)
5
=5t-
5
4
;
當(dāng)點(diǎn)E運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸上時(shí),t=
3
2

③當(dāng)1<t≤
3
2
時(shí),如圖4,設(shè)D′E′、E′B′分別交y軸于點(diǎn)M、N.
∵AA′=
5
t,B′A′=
5

∴AB′=
5
t-
5
,?∴B′N=2AB′=2
5
t-2
5

∵B′C′=
5
,∴C′N=B′C′-B′N=3
5
-2
5
t,
∴C′M=
1
2
C′N=
1
2
(3
5
-2
5
t),
∴S△MNC′=
1
2
(3
5
-2
5
t)•
1
2
(3
5
-2
5
t)=5t2-15t+
45
4
,
∴S五邊形B′A′D′MN?=S正方形B′A′D′C′?-S△MNC′=(
5
2-(5t2-15t+
45
4
)=-5t2+15t-
25
4

綜上所述,S與x的函數(shù)關(guān)系式為:
當(dāng)0<t≤
1
2
時(shí),S=5t2;
當(dāng)
1
2
<t≤1時(shí),S=5t-
5
4
;
當(dāng)1<t≤
3
2
時(shí),S=-5t2+15t-
25
4
點(diǎn)評:本題是非常典型的動(dòng)線型綜合題,全面考查了初中數(shù)學(xué)代數(shù)幾何的多個(gè)重要知識點(diǎn),包括:二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)、待定系數(shù)法求解析式、拋物線與幾何變換(平移)、相似三角形的判定與性質(zhì)、全等三角形的判定與性質(zhì)、正方形的性質(zhì)等.難點(diǎn)在于第(3)問,識別正方形和拋物線平移過程的不同階段是關(guān)鍵所在.作為中考壓軸題,本題涉及考點(diǎn)眾多,計(jì)算復(fù)雜,因而難度很大,對考生綜合能力要求很高,具有很好的區(qū)分度.
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120
120
°;圖4中∠BOC=
360°
n
360°
n
°(用含n的式子表示).

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1
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12
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12
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