Question

如图，在平面直角坐标系中，经过原点的直线a与x轴的正半轴的夹角为α，且sinα=，A（0，4），动点P、Q分别从A、O点同时出发，点P的运动速度是每分钟1个单位，终点是O，点Q的运动速度是每分钟2个单位，沿x轴的正方向运动，当点P到达终点O时，点Q也停止运动，设运动时间为t分钟．
（1）求直线a的解析式；
（2）当t为多少分钟时，PQ⊥a；
（3）过P作PM∥x轴交直线a于M．①设△MQO的面积为S，试写出S与t之间的函数关系，并求出当s=3时，t的值；②在P、Q运动过程中，你能猜想△MOQ为等腰三角形有多少种情况？并选择两种你认为简单的情况求出t的值．

Answer

（1）由sinα=，即可得tanα=，则可求得直线a的解析式；
（2）由直线a⊥PQ，PO⊥OQ，可求得∠OPQ=α，又由题意可得OQ=2t，OP=4-t，则可得方程tanα==，解此方程即可求得答案；
（3）①由OP=4-t，OQ=2t，即可得S=•2t（4-t）=-t2+4t，又由S=3，得方程-t2+4t=3，解此方程即可求得t的值；
②首先过M作MN⊥x轴于N，则MN=OP=4-t，然后分别从OM=QM，OM=OQ，OQ=QM去分析求解即可求得答案．
【解析】
（1）∵sinα=，
∴tanα=，
∴直线a的解析式为：y=x；

（2）∵直线a⊥PQ，PO⊥OQ，
∴∠OPQ+∠OQP=90°，∠OQP+α=90°，
∴∠OPQ=α，
根据题意得：OQ=2t，OP=4-t，
∴tanα==，
解得：t=，
∴当t为分钟时，PQ⊥a；

（3）①∵OP=4-t，OQ=2t，
∴S=•2t（4-t）=-t2+4t（0＜t＜4），
当S=3时，即-t2+4t=3，
解得：t=3或t=1；

②有三种情况．
过M作MN⊥x轴于N，则MN=OP=4-t，
当OM=QM时，ON=NQ=t，
∴tanα==，
∴t=；
当OM=OQ，OM=2t，
∴sinα===，
解得：t=；
当OQ=MQ时，MQ=OQ=2t，
∵ON==，
QN=2t-，
∵QM2=QN2+MN2，
∴（2t）2=（2t-）2+（4-t）2，
解得：t=．
∴△MOQ为等腰三角形有3种情况，分别为t=或t=或t=．