如图1,在平面直角坐标系中,点O是坐标原点,四边形ABCO是菱形,点A的坐标为(-3,4),点C在x轴的正半轴上,直线AC交y轴于点M,AB边交y轴于点H.
(1)求直线AC的解析式;
(2)连接BM,如图2,动点P从点A出发,沿折线ABC方向以2个单位/秒的速度向终点C匀速运动,设△PMB的面积为S(S≠0),点P的运动时间为t秒,求S与t之间的函数关系式(要求写出自变量t的取值范围);
(3)在(2)的条件下,当 t为何值时,∠MPB与∠BCO互为余角,并求此时直线OP与直线AC所夹锐角的正切值.
解:(1)过点A作AE⊥x轴,垂足为E(如图(1)),
∵A(-3,4),
则AE=4,OE=3,OA=5
∵四边形ABCO为菱形,
则OC=CB=BA=OA=5,
所以点C(5,0),
设直线AC的解析式为:y=kx+b,
则有
,解得;
,
所以直线AC的解析式为:
;
(2)由(1)得M点坐标为(0,2.5), 所以;OM=2.5
如图(1),当P点在AB边上运动时,由题意得OH=4, HM=1.5
=
;
,当P点在BC边上运动时,记为P1,∵角OCM=角BCM,CO=CB,CM=CM,所以;△OMC≌△BMC, OM=BM=2.5
,角MOC=角MBC=90度;
,S=
;(3)设OP与AC相交于点Q,连接OB交AC于点K,∵角AOC=角ABC, 所以角AOM=角ABM,∵角MPB+角BCO=90度;,角BAO=角BCO,角BAO+角AOH= 90度;角MPB=角AOH,角MPB=角MBH,当P点在AB边上运动时,如图(2)∵角MPB=角MBH,则PM=BM,∵MH垂直PB,则PH=HB=
=
=2,所以PA=AH-PH=1, t=
,∵AB∥OC,所以角PAQ=角OCQ所以角AQP=角CQO,所以A△QP∽△CQO,所以;
,在Rt△AEC中,
,则;
,
,在Rt△OHB中,
,∵AC垂直OB,OK=KB,AK=CK,所以;
,∴
,所以;
,当P点在BC边上运动时,如图(3)∵角BHM=角PBM=90度;,角MPB=角MBH,所以;tan角MPB=tan角MBH,所以;
,即
,所以;
,所以;
,所以;PC=BC-BP=5-
,由PC∥OA,同理可证△PQC∽△OQA,所以;
,所以;
,
,所以;
,∵
,所以;
,综上所述,当
时,角MPB与角BCO互为余角,直线OP与直线AC所夹锐角的正切值为
,当
时,角MPB与角BCO互为余角,直线OP与直线AC所夹锐角的正切值为1。