Question

如圖，已知P為∠AOB的邊OA上的一點，且OP=2．以P為頂點的∠MPN的兩邊分別交射線OB于M，N兩點，且∠MPN=∠AOB=60°．當∠MPN以點P為旋轉(zhuǎn)中心，PM邊與PO重合的位置開始，按逆時針方向旋轉(zhuǎn)（∠MPN保持不變）時，M，N兩點在射線OB上同時以不同的速度向右平行移動．設(shè)OM=x，ON=y（y＞x＞0），△POM的面積為S．
（1）判斷：△OPN與△PMN是否相似，并說明理由；
（2）寫出y與x之間的關(guān)系式；
（3）試寫出S隨x變化的函數(shù)關(guān)系式，并確定S的取值范圍．

Answer 1

解：（1）△OPN∽△PMN．
證明：在△OPN和△PMN中，
∠PON=∠MPN=60°，∠ONP=∠PNM，
∴△OPN∽△PMN；

（2）∵MN=ON-OM=y-x，
∵△OPN∽△PMN，
∴，
∴PN²=ON•MN=y（y-x）=y²-xy．
過P點作PD⊥OB，垂足為D．
在Rt△OPD中，
OD=OP•cos60°=2×=1，PD=POsin60°=，
∴DN=ON-OD=y-1．
在Rt△PND中，
PN²=PD²+DN²=（）²+（y-1）²=y²-2y+4，
∴y²-xy=y²-2y+4，
即y=；

（3）在△OPM中，OM邊上的高PD為，
∴S=•OM•PD=•x•=x，
∵y＞0，
∴2-x＞0，即x＜2．
又∵x＞0，
∴x的取值范圍是0＜x＜2．
∵S是x的正比例函數(shù)，且比例系數(shù) ＞0，
∴0＜S＜×2，
即0＜S＜．
分析：（1）已知兩三角形兩角對應相等，可利用AAA證相似
（2）可由（1）問的三角形相似得到y(tǒng)與x之間的函數(shù)關(guān)系式．
（3）根據(jù)圖形得出S的關(guān)系式，然后在圖形內(nèi)根據(jù)x的取值范圍確定S的取值范圍．
點評：此題是一個綜合性很強的題目，主要考查等邊三角形的性質(zhì)、三角形相似、旋轉(zhuǎn)的特征、解直角三角形、函數(shù)等知識，難度很大，有利于培養(yǎng)同學們鉆研和探索問題的精神．