如图,菱形ABCD的边长为8cm,∠B=60°,P、Q同时从A点出发,点P以1cm/秒的速度沿A→C→B的方向运动,点Q以2cm/秒的速度沿A→B→C→D的方向运动.当点Q运动到D点时,P、Q两点同时停止运动.设P、Q运动的时间为x秒,△APQ与△ABC重叠部分的面积为ycm2(规定:点和线段是面积为0的三角形).
(1)当x=______秒时,P和Q相遇;
(2)当x=______秒时,△APQ是等腰直角三角形;
(3)当x=______秒时,△APQ是等边三角形;
(4)求y关于x的函数关系式,并求y的最大值.
网友回答
解:(1)∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=8cm,
又∵∠B=60°,
∴△ABC是等边三角形.
设点P,Q从出发到相遇所用的时间是x秒.
根据题意,得x+2x=24,
解得x=8秒.
即当x=8秒时,P和Q相遇;
(2)若△APQ是等腰直角三角形,则此时点P在AC上,点Q在BC上,如图.
∵△APQ是等腰直角三角形,∴∠APQ=90°,∴∠CPQ=90°.
∵AP=x,∴CP=AC-AP=8-x.
在△CPQ中,∵∠CPQ=90°,∠PCQ=60°,∴∠CQP=30°,
∴PQ=CP=(8-x).
∵△APQ是等腰直角三角形,∠APQ=90°,∴AP=PQ,
即x=(8-x),
解得x=12-4.
故当x=(12-4)秒时,△APQ是等腰直角三角形;
(3)若△APQ是等边三角形,则此时点P在BC上,点Q在CD上,如图.
且△ADQ≌△ACP,则CP=DQ,
即x-8=24-2x,解得x=.
故当x=秒时,△APQ是等边三角形;
(4)分三种情况讨论:
①当0≤x≤4时,
y=S△AP1Q1=AP1×AQ1×sin60°=x?2x×=x2,
根据二次函数的性质,可知当x=4时,y有最大值×16=8;
②当4<x≤8时,
y=S△AP2Q2=AP2×CQ2sin60°
=x(16-2x)×=-x2+4x,
根据二次函数的性质,可知当4<x≤8时,y无最大值;
③当8<x≤12时,设P3Q3与AC交于点O.
过Q3作Q3E∥CB,则△CQ3E为等边三角形.
∴Q3E=CE=CQ3=2x-16.
∵Q3E∥CB,
∴△COP3∽△EOQ3,
∴OC:OE=CP3:EQ3=(x-8):(2x-16)=1:2,
∴OC=CE=(2x-16).
∴y=S△AOP3=S△ACP3-S△COP3=CP3×ACsin60°-OC×CP3sin60°
=(x-8)×8×-×(2x-16)(x-8)×=-x2+x-,
根据二次函数的性质,可知当x=12时,y有最大值-×122+×12-=.
综上可知,当x=4时,y有最大值×16=8.
故