如图,在矩形ABCD中,AB=6cm,BC=8cm,动点P以2cm/s的速度,从点B出发,沿B→D的方向,向点D运动;动点Q以3cm/s的速度,从点D出发,沿D→C→

发布时间:2020-08-12 04:11:37

如图,在矩形ABCD中,AB=6cm,BC=8cm,动点P以2cm/s的速度,从点B出发,沿B→D的方向,向点D运动;动点Q以3cm/s的速度,从点D出发,沿D→C→B的方向,向点B移动.若P、Q两点同时出发,当其中一点到达目的地时整个运动随之结束,设运动时间为t秒.
(1)求△PQD的面积S(cm2)与运动时间t(s)之间的函数关系式,并写出自变量t的取值范围.
(2)在运动过程中,当t为何值时,△PQD是以∠PDQ为顶角的等腰三角形?并说明:此时,△PQD的面积恰好等于PQ2.
(3)在运动过程中,是否存在这样的t,使得△PQD为直角三角形?若存在,请求出所有符合条件的t的值;若不存在,请说明理由.

网友回答

解:(1)∵AB=6cm,BC=8cm,
∴BD===10,
∵点P的速度是2cm/s,点Q的速度是3cm/m,
∴点P从点B到达点D的时间是10÷2=5秒,
点Q从点D到达点C的时间是6÷3=2秒,
到达点B的时间是(6+8)÷3=秒,
①如图1①,点Q在CD上时,作PE⊥DC于点E,
则sin∠BDC==,
即=,
解得PE=(5-t),
S△PQD=×3t?(5-t)=t(5-t)=-t2+12t(0<t≤2);
②如图2②,点Q在BC上时,作PE⊥BC于点E,
则sin∠CBD==,
即=,
解得PE=t,
此时,CQ=3t-6,BQ=(6+8)-3t=14-3t,
S△PQD=S△BCD-S△CDQ-S△PBQ,
=×8×6-×6(3t-6)-×(14-3t)×t,
=24-9t+18-t+t2,
=t2-t+42(2≤t<),
综上所述,S与t的关系式为S=-t2+12t(0<t≤2);
S=t2-t+42(2≤t<);

(2)如图2,∵DP=DQ,PB=2t,DQ=3t,BD=10cm,
∴10-2t=3t,
∴t=2,
∴DQ=3t=6,
∴Q点与C点重合,
∴S△PQD=-t2+12t=cm2,
做PH⊥DC,
∴PH∥BC,
∴,
∵t=2,
∴PD=6cm,
∴,
∴PH=cm,DH=cm,
∴HQ=HC=6-=cm,
∵∠PHC=90°,
∴PQ2=cm2,
∴PQ2=cm2,
即S△PQD=PQ2;

(3)存在这样的t,使得△PQD为直角三角形,
①如图3,若∠PQD=90°,△PQD为直角三角形,
∵矩形ABCD,
∴PQ∥BC,
∴,
∵PD=10-2t,DQ=3t,BD=10cm,CD=6cm,
∴,
∴t=,
②如图4,若∠QPD=90°,△PQD为直角三角形,
∴QP⊥BD,
∴PD2=PQ2=DQ2,
∵P点的运动速度为2cm/秒,Q点的运动速度为3cm/秒,
∴BP=2t,CD+CQ=3t,
∵CD=6cm,BD=10cm,BC=8cm,
∴DP=10-2t,BQ=14-3t,CQ=3t-6,
∵∠C=90°,PQ⊥BD,
∴PD2=(10-2t)2=100-40t+4t2,
PQ2=BQ2-BP2=(14-3t)2-(2t)2=196-84t+5t2,
DQ2=CD2+CQ2=62+(3t-6)2=72+9t2-36t,
∵PD2=PQ2=DQ2,
∴100-40t+4t2+196-84t+5t2=72+9t2-36t,
解方程得:t=,
∴当t=或者t=时,△PQD为直角三角形.
解析分析:根据题意分别画出相应的图形,(1)利用勾股定理求出BD的长度,再求出点P到达点D的时间以及点Q到达点C与点B的时间,然后分①点Q在CD上时,作PE⊥DC于点E,利用∠BCD的正弦求出PE的长度,再表示出DQ,然后根据三角形的面积公式列式计算即可得解;②点Q在BC上时,作PE⊥BC于点E,利用∠CBD的正弦表示出PE,并用t表示出CQ、BQ的长度,然后根据S△PQD=S△BCD-S△CDQ-S△PBQ,列式整理即可得解.
(2)由DP=DQ,推出10-2t=3t,t的值,得PD的值,确定Q点与C点重合,根据(1)所推出的结论求得S△PQD=cm2,做PH⊥DC,由PH∥BC,得比例式,便可求出PH,DH的值,继而得HQ的值,运用勾股定理求出PQ2=cm2后,便可确定S△PQD=PQ2;
(3)分情况进行讨论,①若∠PQD=90°,△PQD为直角三角形,结合图形和题意推出比例式后,把PD=10-2t,DQ=3t,BD=10cm,CD=6cm代入,即可求出t=,②若∠QPD=90°,△PQD为直角三角形,由勾股定理得PD2=PQ2=DQ2,由P点的运动速度为2cm/秒,Q点的运动速度为3cm/秒,推出BP=2t,CD+CQ=3t,可知DP=10-2t,BQ=14-3t,CQ=3t-6,继而推出PD2、PQ2、DQ2,关于t的表达式,根据等式PD2=PQ2=DQ2,即可求出t=.

点评:本题主要考查直角三角形和等腰三角形的判定与性质,勾股定理,平行线的性质,矩形的性质等知识点,关键在于对各相关性质定理的综合应用,在解题的过程中认真的进行计算,正确的进行分析.
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