Question

如圖1，梯形ABCD中，AD∥BC，AB=AD=DC=5，BC=11．一個(gè)動(dòng)點(diǎn)P從點(diǎn)B出發(fā)，以每秒1個(gè)單位長度的速度沿線段BC方向運(yùn)動(dòng)，過點(diǎn)P作PQ⊥BC，交折線段BA-AD于點(diǎn)Q，以PQ為邊向右作正方形PQMN，點(diǎn)N在射線BC上，當(dāng)Q點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)結(jié)束．設(shè)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒（t＞0）．

（1）當(dāng)正方形PQMN的邊MN恰好經(jīng)過點(diǎn)D時(shí)，求運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的值；

（2）在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，設(shè)正方形PQMN與△BCD的重合部分面積為S，請直接寫出S與t之間的函數(shù)關(guān)系式和相應(yīng)的自變量t的取值范圍；

（3）如圖2，當(dāng)點(diǎn)Q在線段AD上運(yùn)動(dòng)時(shí)，線段PQ與對角線BD交于點(diǎn)E，將△DEQ沿BD翻折，得到△DEF，連接PF．是否存在這樣的t，使△PEF是等腰三角形？若存在，求出對應(yīng)的t的值；若不存在，請說明理由．

 

 

Answer 1

（1）t=4；

（2）S=；

（3）存在，當(dāng)t=4、或時(shí)，△PEF是等腰三角形．

【解析】

試題分析：（1）作AG⊥BC，DH⊥BC，垂足分別為G、H，可以得出四邊形AGHD為矩形，根據(jù)矩形的性質(zhì)及相關(guān)條件可以得出△ABG≌△DCH，可以求出BG=CH的值，再由勾股定理就可以求出AG=DH的值，就可以求出BP的值，即可以求出結(jié)論t的值；

（2）運(yùn)用求分段函數(shù)的方法，分四種情況，當(dāng)0＜t≤3，當(dāng)3＜t≤4，4＜t≤7，7＜t≤8時(shí)，運(yùn)用梯形的面積公式和三角形的面積公式就可以求出S的值；

（3）先由條件可以求出EF=EQ=PQ-EP=4-t，分為三種情況：EF=EP時(shí)可以求出t值，當(dāng)FE=FP時(shí)，作FR⊥EP，垂足為R，可以求出t值，當(dāng)FE=FP時(shí)，作FR⊥EP，垂足為R，可以求出t值，當(dāng)PE=PF時(shí)，作PS⊥EF，垂足為S，可以求出t值．

試題解析：（1）如圖2，作AG⊥BC，DH⊥BC，垂足分別為G、H，

∴四邊形AGHD為矩形．

∵梯形ABCD，AB=AD=DC=5，

∴△ABG≌△DCH，

∴BG=（BC-AD）=3，AG=4，

∴當(dāng)正方形PQMN的邊MN恰好經(jīng)過點(diǎn)D時(shí)，點(diǎn)M與點(diǎn)D重合，此時(shí)MQ=4，

∴GP=AQ=AD-DQ=1，BP=BG+GP=4，

∴t=4，即4秒時(shí)，正方形PQMN的邊MN恰好經(jīng)過點(diǎn)D；

（2）如圖1，當(dāng)0＜t≤3時(shí)，BP=t，

∵tan∠DBC=，tan∠C=tan∠ABC=，

∴GP=t，PQ=t，BN=t+t=t，

∴NR=t，

∴S=；

如圖3，當(dāng)3＜t≤4時(shí)，BP=t，

∴GP=t，PQ=4，BN=t+4，

∴NR=t+2，

∴S==2t+4；

如圖4，當(dāng)4＜t≤7時(shí)，BP=t，

∴GP=t，PQ=4，PH=8-t，BN=t+4，HN=t+4-8=t-4，

∴CN=3-（t-4）=7-t，

∴NR=，

∴S=；

如圖5，當(dāng)7＜t≤8時(shí)，BP=t，

∴GP=t，PQ=4，PH=8-t，

∴S=

∴S=；

（3）∵∠PEF+∠QEF=180°=∠QDF+∠QEF，

∴∠PEF=∠QDF=2∠ADB=∠ABC，

∴cos∠ABC=cos∠PEF=，

由（1）可知EP=BP=t，

則EF=EQ=PQ-EP=4-t，

①如圖6，當(dāng)EF=EP時(shí)，4-t=t，

∴t=4；

②如圖7，當(dāng)FE=FP時(shí)，作FR⊥EP，垂足為R，

∴ER=EP=EF，

∴t=（4-t)，

∴t=；

③如圖8，當(dāng)PE=PF時(shí)，作PS⊥EF，垂足為S，

∵ES=EF=PE，

∴（4-t) =×t，

∴t=．

∴當(dāng)t=4、或時(shí)，△PEF是等腰三角形．

考點(diǎn)：相似形綜合題．