Question

如圖，直線y=

k

3

x-k分別與y軸、x軸相交于點A，點B，且AB=5，一個圓心在坐標原點，半徑為1的圓，以0.8個單位/秒的速度向y軸正方向運動，設此動圓圓心離開坐標原點的時間為t（t≥0）（秒）．
（1）求直線AB的解析式；
（2）如圖1，t為何值時，動圓與直線AB相切；
（3）如圖2，若在圓開始運動的同時，一動點P從B點出發，沿BA方向以1個單位/秒的速度運動，設t秒時點P到動圓圓心C的距離為s，求s與t的關系式；
（4）在（3）中，動點P自剛接觸圓面起，經多長時間后離開了圓面？

Answer 1

（1）由

k

3

x-k=0，k≠0，得x=3，
∴B點坐標為（3，0），
∵AB=5，
∴A點坐標為（0，4），
∴直線AB的解析式為y=-

4

3

x+4；

（2）設t秒時圓與AB相切，此時圓心為C₁或C₂，切點為D₁，D₂，如圖所示，連接C₁D₁，C₂D₂，
由△AC₁D₁∽△ABO，得

AC1

AB

=

C1D1

OB

，
即：

4-0.8t

5

=

1

3

，
∴t=

35

12

，
同理由△AC₂D₂∽△ABO，
可求得t=

85

12

，
∴當t=

35

12

秒或

85

12

秒時，圓與直線AB相切；

（3）如圖2，①當t=0時，s=3，
②當0＜t＜5時，設t秒時動圓圓心為C，連接PC．

OC

BP

=

0.8t

t

=

4

5

=

AO

AB

，
∴PC∥OB，
∴

PC

OB

=

AC

AO

，即

s

3

=

4-0.8t

4

，
∴s=-

3

5

t+3，
③當t=5時，s=0，
④當t＞5時，設動圓圓心為C₁，動點P在P₁處，連接C₁P₁．
由②同理可知P₁C₁∥OB．
∴

s

3

=

0.8t-4

4

，即s=

3

5

t-3，
又當t=0或5時，②中s=3或0，
所以綜上所述：
當0≤t≤5時，s=-

3

5

t+3；
當t＞5時，s=

3

5

t-3；

（4）當動點P與圓面剛接觸時，或剛離開時，s=1，
當s=1時，由s=-

3

5

t+3，代入得t=

10

3

；
由s=

3

5

t-3，代入得t=

20

3

．

20

3

-

10

3

=

10

3

（秒），
∴動點P自剛接觸圓面起，經

10

3

秒后離開了圓面．