如图,菱形ABCD的边长为30cm,∠A=120°.点P沿折线A-B-C-D运动,速度为1cm/s;点Q沿折线A-D-C-B运动,速度为1.5cm/s.当一点到达终点时,另一点也随即停止运动.若点P、Q同时从点A出发,运动时间为t?s.
(1)设△APQ面积为s?cm2,求s与t的函数关系式,并写出自变量t的取值范围;
(2)当△APQ为等腰三角形时,直接写出t的值.
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解:(1)作AH⊥CD于点H,
∵菱形ABCD的边长为30cm,∠A=120°,
∴∠D=60°,
∴∠HAD=30°,HD=AD=15cm,
∴AH=15cm,
即菱形ABCD的高为15cm,
分五种情况:
①如图1,延长BA过点Q做QN⊥BA于点N,
∵点P沿折线A-B-C-D运动,速度为1cm/s;点Q沿折线A-D-C-B运动,速度为1.5cm/s.
∴当0≤t≤20时,AQ=1.5t,∠NAQ=60°,
∴QN=t,
∴s=PA?QN=t?t=t?2.
②如图2,当20<t≤30时,
s=t?15=t.?
③如图3,当30<t≤40时,
s=-t?2+t.
④如图4,当40<t≤48时,
s=-t+900.?
⑤如图5,当48<t≤60时,
s=t-900.
(2)当P点在AB上,Q点在CD上,AP=AQ时,t=54-6;
当P点在BC上,Q点在CD上,AP=AQ时,t=36;
当P点在BC上,Q点在BC上,AP=AQ时,t=60.
解析分析:(1)作菱形ABCD的高线AH;利用菱形的性质、特殊角的三角函数值求得AH=15;需要对点P、Q的位置进行分类讨论:①当点P、Q分别位于AB、AD边上时;②当点P、Q分别位于AB、CD边上时;③当点P、Q分别位于BC、CD边上时;④当点P、Q都在BC边上时(BP<BQ);⑤当点P、Q都在BC边上时(BP>BQ);
(2)要解答本题,要分情况进行讨论.①当P点在AB上,Q点在CD上,AP=AQ时,求此时t的值;②当P点在BC上,Q点在CD上,AP=AQ时,求此时t的值;③当P点在BC上,Q点在BC上,AP=AQ时,求此时的t的值.
点评:此题主要考查了菱形的性质,三角形的面积计算和一次函数和二次函数的问题,等腰三角形的性质,锐角三角函数的定义等知识,分类思想同学们应熟练掌握并应用.