解答题
第 131 / 223 题
如图,在 $\triangle ABC$ 中,$AB = 3$,$BC = 5$,$\angle BAC = 45^\circ$.动点 $P$ 从点 $A$ 出发,沿边 $AC$ 以每秒 $1$ 个单位长度的速度向终点 $C$ 匀速运动.当点 $P$ 出发后,以 $AP$ 为边作正方形 $APDE$,使点 $D$ 和点 $B$ 始终在边 $AC$ 同侧.设点 $P$ 的运动时间为 $x$($s$)($x > 0$),正方形 $APDE$ 与 $\triangle ABC$ 重叠部分图形的面积为 $y$(平方单位).
(1)$AC$ 的长为 ______.
(2)求 $y$ 关于 $x$ 的函数解析式,并写出自变量 $x$ 的取值范围.
(3)当正方形 $APDE$ 的对称中心与点 $B$ 重合时,直接写出 $y$ 的值.
📖 解析
(1)当 $B,D$ 重合时,$\triangle APD$ 是等腰直角三角形,$AP=BP$,$BP^2 = \dfrac{AB^2}{2} = \dfrac{9}{2}$,$\therefore AP = 3$(负舍),$PC = \sqrt{BC^2 - BP^2} = \sqrt{25-9} = 4$,$\therefore AC = AP + PC = 3+4 = 7$.
(2)当 $0 < x \leq 3$ 时,$y = \dfrac{1}{2}x^2$;当 $3 < x \leq 7$ 时,$y = -\dfrac{3}{8}(x-7)^2 + \dfrac{21}{2}$.
(3)当对称中心与 $B$ 重合时,$\dfrac{1}{2}AD = 3$,$\therefore AD = 6$,$AP^2+DP^2 = AD^2$,$2AP^2=72$,$AP=6$,即 $x=6$,$y = -\dfrac{3}{8}(6-7)^2 + \dfrac{21}{2} = \dfrac{81}{8}$.