已知矩形ABCD中,AB=4,对角线BD=2AB,且BE平分∠ABD,点P从点D以每秒2个单位沿DB方向向点B运动,点Q从点B以每秒1个单位沿BA方向向点A运动,设运动时间为t秒,△BPQ的面积为S.
(1)若t=2时,求证:△DBA∽△PBQ;
(2)求S关于t的函数关系式及S的最大值;
(3)在运动的过程中,△BQM能否成为等腰三角形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)∵t=2,
∴BQ=2,PB=4,
∴,∠PBQ=∠PBQ,
∴△PBQ∽△DBA;
(2)过点Q作△PBQ的高h,
则S△PBQ=PB?h=-t2+2t=-(t-2)2+2,
∴当t=2时,Smax=2;
(3)分三种情况讨论:
①当∠QBM=∠BMQ=30°时,有:
∠AQM=60°=∠ABD,
∴PQ∥BD,
∴与题意矛盾,不存在;
②当∠QBM=∠BQM=30°时,如图,则
BQ=2PB即2(8-2t)=t,得t=≤4;
③当∠BQM=∠BMQ=75°时,如图,
作QF⊥BP,则:PB=BF+PF=BF+QF=t+t=8-2t,
得:t==≤4,
∴当t=或t=时,△BQM成为等腰三角形.
解析分析:(1)当t=2时,根据P,Q的速度,我们可得出BP=2,BQ=1那么BP:BQ=2:1,而一直了BD=2AB,因此BP,BQ与BD,BA对应相等,△BPQ与△BDA又共用了这两组对应边的夹角,因此两三角形相似;
(2)求三角形的面积就要知道三角形的底边和高的长,根据P,Q的速度,我们可以用t表示出BP,BQ的长,如果过Q作BP边的高,那么根据BQ和∠ABD的正弦值即可得出BP边上的高是多少,然后可根据三角形的面积公式得出S与t的函数关系式;
(3)要按底角的不同来分类讨论:
①当∠QBM,∠BMQ为等腰三角形的底角时,根据AE平分∠ABD,那么这两个角就都应该是30°,此时△QBM的外角∠AQM=60°,就与∠ABD相等,显然这种情况是不成立的;
②当∠QBM,∠BQM为等腰三角形的底角时,由于这两个角都是30°,那么∠QPB就是个直角,那么我们可在直角△QPB中,我们可根据∠ABD的余弦函数得出BQ,BP的比例关系,然后我们可用t表示出BQ,BP即可得出t的值;
③当∠BQM,∠BMQ为等腰三角形的底角时,那么这两个角就都应该是75°,我们可通过构建直角三角形来求t的值,过Q作QF垂直BD于F,那么我们可将三角形BQP分成两个含特殊角的直角三角形,一个是含30°,60°角的直角三角形,一个是等腰直角三角形.那么我们可根据这些特殊角得出BQ,QF,BF,PF之间的关系,然后分别用t表示出来,根据BP=BF+PF,将等值的线段替换后即可得出t的值.
点评:本题考查的知识点较多,要注意对(3)中底角不同时等腰三角形的不同来分情况的讨论.