如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=12,BC=16,动点P从A出发沿AC边向点C以每秒3个单位长的速度运动,动点Q从C点出发,沿着CB边向点B以每秒4个单

发布时间:2020-08-10 15:00:30

如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=12,BC=16,动点P从A出发沿AC边向点C以每秒3个单位长的速度运动,动点Q从C点出发,沿着CB边向点B以每秒4个单位长的速度运动.P、Q分别从A、C同时出发,当其中一点到达端点时,另一点也随之停止运动.在运动过程中,△PCQ关于直线PQ对称的图形是△PDQ.设运动时间为t(秒).
(1)设四边形PCQD面积为y,求y与t的函数关系式;
(2)t为何值时,△PCQ与△ABC相似;
(3)如图2,以C点为原点,边CB、CA所在直线分别为x轴、y轴建立直角坐标系,当PD∥AB时,求点D的坐标.

网友回答

解:(1)由题意知CQ=4t,PC=12-3t
∴S△PCQ=PC?CQ=-6t2+24t
∵△PCQ与△PDQ关于直线PQ对称
∴y=2S△PCQ=-12t2+48t;

(2)若△PCQ∽△ACB,
∴=,即,
解得:t=2;
若△PCQ∽△BCA,
∴=,即,
解得:t=1.44,
综上,t为2秒或1.44秒时,△PCQ与△ABC相似;

(3)设某一时刻t,PD∥AB,延长PD交BC于点M,如图,
若PD∥AB,则∠QMD=∠B,又∵∠QDM=∠C=90°,
∴Rt△QMD∽Rt△ABC
从而 ,
∵QD=CQ=4t,AC=12,
AB==20,
∴QM=,
∵PD∥AB,
∴∠CPM=∠A,∠PMC=∠B,
∴△PCM∽△ACB,
∴,即,
解得t=,
则PC=PD=12-3t=,CQ=4t=,
∴,即=,
解得:DM=,
又∵DM∥AB,
∴∠DMN=∠B,
又∵∠DNM=∠C=90°,
∴△DNM∽△ACB,
∴,即==,
解得:DN=,MN=,
又∵CM=4t+t=,
则CN=CM-MN=.
所以D的坐标为(,).
解析分析:(1)根据折叠的性质可知:四边形PCQD的面积是△PCQ面积的2倍,因此只要求出△PCQ的面积即可得出四边形PCQD的面积.可根据P、Q的速度用时间t表示出PC和CQ的长,然后根据三角形的面积公式即可得出△PCQ的面积表达式,也就能求出y,t的函数关系式;
(2)分两种情况考虑:△PCQ∽△ACB与△PCQ∽△BCA,根据相似得出比例式,把CP=12-3t,CQ=4t,AC=12及BC=16分别代入即可求出相应的时间t的值;
(3)若PD∥AB,延长PD交BC于点M.在直角三角形ABC中利用勾股定理求得AB=20;易证明Rt△QMD∽Rt△ABC,然后根据相似三角形的对应边成比例求得QM=t,再由CQ+QM表示出CM,由PD与AB平行,根据两直线平行得到两对同位角相等,从而得出三角形PCM与三角形ABC相似,由相似得比例,把CM,CP,CA及CB的长代入列出关于t的方程,求出方程的解得到t的值,从而确定出CP,PD及CQ的长,进而确定出PM的长,得出DM的长,过D作x轴的垂直交x轴于N,由DM与AB平行得出两对同位角相等,可得三角形DMN与三角形ABC相似,根据相似得比例,可求出MN及DN的长,进而得出CN的长,得出点D的坐标.

点评:此题考查了折叠的性质,相似三角形的判定与性质,以及勾股定理,本题是一道动态几何题,综合性较强,区分度较大,有一定的难度.锻炼了学生利用关系式求值的运算技能和从情景中提取信息、解释信息、解决问题的能力,同时运用的数学思想主要是数学建模思想.本题的第三问计算量比较大,其中确定出PD∥AB时t的值是解题的关键.
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