如图,在直角梯形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,AD=1,AB=2,DC=,点P在BC边上运动(与B、C不重合),设PC=x,四边形ABPD的面积为y.
(1)求y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)若以点D为圆心,为半径作⊙D;以点P为圆心,以PC长为半径作⊙P,当x为何值时,⊙D与⊙P相切?并求出这两圆相切时四边形ABPD的面积.
网友回答
解:作DE⊥BC于E,
∴∠BED=90°,
∵AB⊥BC,
∴∠B=90°
∵AD∥BC,
∴∠A=90°,
∴四边形ABED是矩形.
∴AD=BE,AB=DE,
∵AD=1,AB=2,
∴BE=1,DE=2,
在Rt△DEC中,由勾股定理,得
EC===2,
∴BC=3,
∵PC=x,
∴BP=3-x,
y=×2×(1+3-x)
=-x+4.
∵P点与B、C不重合,
∴0<x<3.
(2)解:当圆P与圆D外切时,如图所示:
过D作DE⊥BC,交BC于点E,可得∠DEP=90°,
∵直角梯形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,
∴∠A=∠B=90°,
∴四边形ABED为矩形,又AD=1,AB=2,
∴AB=DE=2,AD=BE=1,
在Rt△CED中,DC=2,DE=2,
根据勾股定理得:EC==2,
∴EP=EC-PC=2-x,
∵圆D与圆P外切,圆D半径为,圆P半径为x,
∴DP=+x,
在Rt△DEP中,根据勾股定理得:DP2=DE2+EP2,
即(+x)2=22+(2-x)2,
解得:x=;
即x=时⊙D与⊙P外切.
此时S四边形ABPD=-+4=.
当圆P与圆D内切时,如图所示:
过D作DE⊥BC,交BC于点E,可得∠DEP=90°,
∵直角梯形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,
∴∠A=∠B=90°,
∴四边形ABED为矩形,又AD=1,AB=2,
∴AB=DE=2,AD=BE=1,
在Rt△CED中,DC=22,DE=2,
根据勾股定理得:EC==2,
∴EP=EC-PC=2-x,
∵圆D与圆P内切,圆D半径为,圆P半径为x,
∴DP=x-,
在Rt△DEP中,根据勾股定理得:DP2=DE2+EP2,
即(x-)2=22+(2-x)2,
解得:x=,
综上,当x=或时,圆D与圆P相切.
即x=时⊙D与⊙P内切.
此时S四边形ABPD=-+4=.
解析分析:(1)如图作DE⊥BC于E,由矩形的性质可以得出DE=AB,由勾股定理可以得出EC的值,进而表示出EP.从而求出BP,再根据梯形的面积公式可以表示出梯形的面积就可以表示出y与x之间的函数的关系式.由点P不与B、C重合,从而可以得出x的范围.
(2)设PC=x时,⊙D与⊙P外切或内切时,分别分析求出x的值,代入(1)的解析式就可以求出四边形ABPD的面积.
点评:本题主要考查了直角梯形的性质,函数自变量的取值范围,相切两圆的性质,梯形的面积及勾股定理的运用,题目具有综合性,难度适中.