Question

如图所示，平面直角坐标系中，四边形OABC内接于半圆，其中OA为直径，弦AB=OC=3cm，∠OAB=60°，P点从O点出发，以2cm/s的速度向A运动；同时，Q从A点出发，沿边AB向B以1cm/s的速度运动．
（1）求运动x秒后Q点的坐标（用含x的式子表示）．
（2）是否存在x，使得PQ∥OB？若存在，则求出x的值；若不存在，说明理由．
（3）求BC的长．
（4）当P、Q运动时，写出五边形OPQBC的面积y与时间x之间的函数关系式，并写出x的取值范围（不包括点P在O、A两点时的情况）．求出五边形OPQBC的面积的最小值及此时x的值？

Answer

（1）连接OB，由OA为直径得∠OBA=90°，根据AB=3cm，∠OAB=60°得到OA=6，作QE⊥OA于点E分别表示出QE和AE，就可以表示出运动x秒后Q点的坐标；
（2）要使PQ∥OB，只需利用平行线分线段成比例定理得到，据此可以求得x的值；
（3）先证明四边形OABC为梯形，利用等弧所对的圆周角相等得到∠CBA=∠BOA，进而得到BC∥OA，判定四边形OABC为梯形．再根据AB=OC判定四边形OABC为等腰梯形．
（4）利用y=SOABC-S△APQ表示出y与x之间的二次函数关系求最值即可．
【解析】
（1）如图，连接OB，
∵OA为直径，
∴∠OBA=90°，
又∵AB=3cm，∠OAB=60°，
∴OA=6，
作QE⊥OA于点E，
则AQ=x，QE=x，AE=x，
∴运动x秒后Q点的坐标为（6-，x）；（4分）

（2）要使PQ∥OB，只需，
即，
∴x=1.5秒，
答：存在x=1.5，使得PQ∥OB．（8分）

（3）先证明四边形OABC为梯形，（否则扣2分）
∵OC=AB，
∴=，
∴∠CBO=∠BOA（等弧所对的圆周角相等），
∴BC∥OA，
又∵BC＜OA，
∴四边形OABC为梯形．
又∵AB=OC，
∴四边形OABC为等腰梯形．
作BF⊥OA于F，则AF=1.5，
∴BC=6-2×1.5=3（cm）；（12分）

（4）由（3）问可知，BF=cm，
∴y=SOABC-S△APQ，
=，
=（0＜x＜3），（14分）
∴y=，
∴当x=时，y有最小值cm2．（16分）