如图,已知直线 $y=-x+3$ 与 $x$ 轴、$y$ 轴分别交于 $A,B$ 两点,抛物线 $y=-x^2+bx+c$ 经过 $A,B$ 两点.点 $P$ 在线段 $OA$ 上,从点 $O$ 出发,向点 $A$ 以 $1 个单位{/}秒$ 的速度匀速运动;同时,点 $Q$ 在线段 $AB$ 上,从点 $A$ 出发,向点 $B$ 以 $\sqrt 2 个单位{/}秒$ 的速度匀速运动,连接 $PQ$,设运动时间为 $t$ 秒.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    直角三角形的存在性
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    相似三角形的存在性
  1. 问:当 $t$ 为何值时,$\triangle APQ$ 为直角三角形;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      直角三角形的存在性
    答案
    当 $t=1$ 或 $t=\dfrac 32$ 时,$\triangle PQA$ 是直角三角形
    解析
    因为 $ OA=OB=3$,$\angle BOA=90^\circ$,
    所以 $ \angle QAP=45^\circ$.
    ① 当 $\angle PQA=90^\circ$ 时,如图.设运动时间为 $t$ 秒,则 $QA=\sqrt 2t$,$PA=3-t$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle PQA$ 中,$\dfrac {QA}{PA}=\dfrac {\sqrt 2}{2}$,
    即 $\dfrac {\sqrt 2t}{3-t}=\dfrac {\sqrt 2}{2}$,
    解得 $t=1$.
    ② 当 $\angle QPA=90^\circ $ 时,如图.设运动时间为 $t$ 秒,则 $QA=\sqrt 2t$,$PA=3-t$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle PQA$ 中,$\dfrac {PA}{QA}=\dfrac {\sqrt 2}{2}$,
    即 $\dfrac {3-t}{\sqrt 2t}=\dfrac {\sqrt 2}{2}$,
    解得 $t=\dfrac 32$.
    综上所述,当 $t=1$ 或 $t=\dfrac 32$ 时,$\triangle PQA$ 是直角三角形.
  2. 设抛物线顶点为 $M$,连接 $BP,BM,MQ$,问:是否存在 $t$ 的值,使以 $B,Q,M$ 为顶点的三角形与以 $O,B,P$ 为顶点的三角形相似?若存在,请求出 $t$ 的值;若不存在,请说明理由.
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      相似三角形的存在性
    答案
    当 $t=\dfrac 94$ 时,以 $B,Q,M$ 为顶点的三角形与以 $O,B,P$ 为顶点的三角形相似
    解析
    因为 $ y=-x+3$ 与 $x$ 轴交于点 $A$,与 $y$ 轴交于点 $B$,
    所以点 $A$ 的坐标为 $\left(3,0\right)$,点 $B$ 的坐标为 $\left(0,3\right)$,
    将 $A\left(3,0\right),B\left(0,3\right)$ 代入 $y=-x^2+bx+c$,
    得 $\begin{cases} -9+3b+c=0, \\ c=3.\end{cases}$
    解得 $\begin{cases} b=2, \\ c=3.\end{cases}$
    所以抛物线的解析式为 $y=-x^2+2x+3=-\left(x-1\right)^2+4$,
    所以点 $M$ 的坐标为 $\left(1,4\right)$.
    所以 $MB=\sqrt {1^2+1^2}=\sqrt 2$.
    所以 $BM^2+AB^2=AM^2$.
    所以 $\angle MBA=90^\circ$.
    如图,设运动时间为 $t$ 秒,则 $OP=t$,$BQ=\left(3-t\right)\sqrt 2$.① 当 $\triangle BOP\backsim \triangle QBM$ 时,$\dfrac {MB}{OP}=\dfrac {BQ}{OB}$,
    即 $\dfrac {\sqrt 2}{t}=\dfrac {\left(3-t\right)\sqrt 2}{3}$,
    整理得 $t^2-3t+3=0$,
    而 $\Delta=3^2-4\times 1\times 3<0$,所以此种情况不存在;
    ② 当 $\triangle BOP\backsim \triangle MBQ$ 时,$\dfrac {BM}{OB}=\dfrac {BQ}{OP}$,
    即 $\dfrac {\sqrt 2}{3}=\dfrac {\left(3-t\right)\sqrt 2}{t}$,
    解得 $t=\dfrac 94$.
    所以当 $t=\dfrac 94$ 时,以 $B,Q,M$ 为顶点的三角形与以 $O,B,P$ 为顶点的三角形相似.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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