(5分)(2010•北京)如图放置的边长为1的正方形PAB…——2010 高考数学第 14 题答案解析

2010_北京卷

2010 北京 第 14 题 解答题 区分题
2010_北京卷

14.(5分)(2010•北京)如图放置的边长为1的正方形PABC沿x轴滚动.设顶点P(x,y)的轨迹方程是 $\mathbf { \nabla } [ \mathbf { y } ] = \mathbf { f } \mathbf { \nabla } \left( \mathbf { x } \right)$ ,则f(x)的最小正周期为 4

;y=f(x)在其两个相邻零点间的图象与x轴所围区域的面积为 π+1

参考答案

$4 , \ \pi { + } 1$

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【考点】函数的图象与图象变化

【专题】函数的性质及应用

【分析】正方形PABC沿x轴滚动”包括沿x轴正方向和沿x轴负方向滚动.沿x轴正方向滚动指的是先以顶点A为中心顺时针旋转,当顶点B落在x轴上时,再以顶点B为中心顺时针旋转,如此继续.类似地,正方形PABC可以沿x轴负方向滚动

【解答】解:从某一个顶点(比如A)落在x轴上的时候开始计算,到下一次A点落在x轴上

这个过程中四个顶点依次落在了x轴上,而每两个顶点间距离为正方形的边长1,因此该函数的周期为4

下面考察P点的运动轨迹,不妨考察正方形向右滚动,

P点从x轴上开始运动的时候,首先是围绕A点运动 $\textstyle { \frac { 1 } { 4 } }$ 个圆,该圆半径为1,然后以B点为中心,滚动到C点落地,其间是以BP为半径,旋转 $9 0 ^ { \circ }$ 然后以C为圆心,再旋转90°,这时候以CP为半径,

因此最终构成图象如下:

故其 $\varXi _ { \mathbf { X } }$ 轴所围成的图形面积为

$$ { \mathsf { S } } { = } 2 { \times } \frac { 1 } { 4 } \times \pi \times { 1 } ^ { 2 } { + } \frac { 1 } { 4 } \times \pi \times ( \sqrt { 2 } ) { \ ^ { 2 } } { + } 2 { \times } \frac { 1 } { 2 } { \times } 1 { \times } 1 { = } \pi { + } 1 . $$

故答案为: $4 , \ \pi { + } 1$

【点评】本题考查的知识点是函数图象的变化,其中根据已知画出正方形转动过程中的一个周期内的图象,利用数形结合的思想对本题进行分析是解答本题的关键

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