已知:在梯形ABCD中,CD∥AB,AD=DC=BC=2,AB=4.点M从A开始,以每秒1个单位的速度向点B运动;点N从点C出发,沿C→D→A方向,以每秒1个单位的速度向点A运动,若M、N同时出发,其中一点到达终点时,另一个点也停止运动.运动时间为t秒,过点N作NQ⊥CD交AC于点Q.
(1)设△AMQ的面积为S,求S与t的函数关系式,并写出t的取值范围.
(2)在梯形ABCD的对称轴上是否存在点P,使△PAD为直角三角形?若存在,求点P到AB的距离;若不存在,说明理由.
(3)在点M、N运动过程中,是否存在t值,使△AMQ为等腰三角形?若存在,求出t值;若不存在,说明理由.
网友回答
解:(1)当0<t≤2时,
如图:过点Q作QF⊥AB于F,过点C作CE⊥AB于E,
∵AB∥CD,
∴QF⊥CD,
∵NQ⊥CD,
∴N,Q,F共线,
∴△CQN∽△AFQ,
∴=,
∵CN=t,AF=AE-CN=3-t,
∵NF=,
∴QF=-t,
∴S=?t?(-t),
∴S=-t2+t,
当2≤t<4时,
如图:△FQC∽△PQA,
∵DN=t-2,
∴FD=DN?cos∠FDN=DN?cos60°=(t-2),
∴FC=CD+FD=2+(t-2)=t+1,
∴FQ=FC?tan∠FCQ=FC?tan30°=(t+1)?=(t+2),
∴PQ=PF-FQ=-(t+2),
可得QP=-(t+2),
S=?t?[-(t+2)],
∴S=-t2+t;
(2)作梯形对称轴交CD于K,交AB于L,
情况一:取AD的中点G,GD=1,
过G作GH⊥对称轴于H,GH=1.5,
∵1.5>1,
∴以P为直角顶点的Rt△PAD不存在,
情况二:以D为直角顶点:KP1=,
∴P1L=,
况三:以A为直角顶点,LP2=,
综上:P到AB的距离为时,△PAD为Rt△,
(3)0<t≤2时,若MA=MQ,
则:t=-t,
∴t=,
若AQ=AM,则t=2-t,
解得t=12-6,
若QA=QM,则∠QMA=30°
而0<t≤2时,∠QMA>90°,
∴QA=QM不存在;
2≤t<4(图中)
若QA=QM,AP:AD=:2,
∴t=2,
若AQ=AM,2-(t+2)=t,
∴t=2-2,
∵2-2<2,
∴此情况不存在若MA=MQ,则∠AQM=30°,而∠AQM>60°不存在.
综上:t=,12-6,2时,△AMQ是等腰三角形.
解析分析:(1)求出t的临界点t=2,分别求出当0<t≤2时和2≤t<4时,S与t的函数关系式即可,
(2)作梯形对称轴交CD于K,交AB于L,分3种情况进行讨论,①取AD的中点G,②以D为直角顶点,③以A为直角顶点,
(3)当0<t≤2时,若△AMQ为等腰三角形,则MA=MQ或者AQ=AM,分别求出t的值,然后判断t是否符合题意.
点评:本题主要考查等腰梯形的性质的知识点,此题综合性很强,把图形的变换放在梯形的背景中,利用等腰梯形的性质结合已知条件探究图形的变换,根据变换的图形的性质求出运动时间.