已知:等边三角形ABC的边长为4厘米,长为1厘米的线段MN在△ABC的边AB上沿AB方向以1厘米/秒的速度向B点运动(运动开始时,点M与点A重合,点N到达点B时运动终止),过点M、N分别作AB边的垂线,与△ABC的其它边交于P、Q两点,线段MN运动的时间为t秒.
(1)线段MN在运动的过程中,t为何值时,四边形MNQP恰为矩形并求出该矩形的面积;
(2)线段MN在运动的过程中,四边形MNQP的面积为S,运动的时间为t,求四边形MNQP的面积S随运动时间t变化的函数关系式,并写出自变量t的取值范围.
网友回答
解:(1)过点C作CD⊥AB,垂足为D,则AD=2,
当MN运动到被CD垂直平分时,四边形MNQP是矩形,
即当AM=时,四边形MNQP是矩形,
∴t=秒时,四边形MNQP是矩形,
∵PM=AMtan60°=,
PQ=MN=AB-2AM=4-3=1,
∴S四边形MNQP=PM?PQ=;
(2)①当0<t≤1时,点P、Q都在AC上,并且四边形PMNQ为直角梯形,
在Rt△AMP中,
∵∠A=60°,AM=t,tan∠A=,
∴PM=tan60°×AM=AM=t,
在Rt△ANQ中,
而AN=AM+MN=t+1,
∴QN=AN=(t+1),
∴S四边形MNQP=(PM+QN)MN=[t+(t+1)]=t+;
②当1<t<2时,
点P在AC上,点Q在BC上,
PM=t,
BN=AB-AM-MN=4-1-t=3-t,
在Rt△BNQ中,
QN=BN=(3-t),
∴S四边形MNQP=(PM+QN)MN=[t+(3-t)]×1=;
③当2≤t<3时,点P、Q都在BC上,
BM=4-t,BN=3-t,
∴PM=BM=(4-t),QN=BN=(3-t),
∴S四边形MNQP=(PM+QN)MN=[(3-t)+(4-t)]=-t.???????
解析分析:(1)过点C作CD⊥AB,垂足为D.当PQ∥AB时即可得出四边形MNQP是矩形,根据特殊角的三角函数值求出四边形MNQP的面积;
(2)根据①当0<t<1时;②当1≤t≤2时;③当2<t<3时,分别求出四边形MNQP的面积,即四边形MNQP的面积S随运动时间t变化的函数关系式.
点评:本题涉及到动点问题,比较复杂,解答此题的关键是根据题意画出图形,由数形结合便可解答,体现了数形结合在解题中的重要作用.