如图,在△ABC中,AB=AC=10cm,BD⊥AC于点D,且BD=8cm.点M从点A出发,沿AC的方向匀速运动,速度为2cm/s;
如图,在△ABC中,AB=AC=10cm,BD⊥AC于点D,且BD=8cm.点M从点A出发,沿AC的方向匀速运动,速度为2cm/s;同时直线PQ由点B出发,沿BA的方向匀...
如图,在△ABC中,AB=AC=10cm,BD⊥AC于点D,且BD=8cm.点M从点A出发,沿AC的方向匀速运动,速度为2cm/s;同时直线PQ由点B出发,沿BA的方向匀速运动,速度为1cm/s,运动过程中始终保持PQ∥AC,直线PQ交AB于点P、交BC于点Q、交BD于点F.连接PM,设运动时间为ts(0<t<5).
(1)当t为何值时,四边形PQCM是平行四边形?
(2)设四边形PQCM的面积为ycm2,求y与t之间的函数关系式;
(3)是否存在某一时刻t,使S四边形PQCM= S△ABC?若存在,求出t的值;若不存在,说明理由;
(4)连接PC,是否存在某一时刻t,使点M在线段PC的垂直平分线上?若存在,求出此时t的值;若不存在,说明理由. 展开
(1)当t为何值时,四边形PQCM是平行四边形?
(2)设四边形PQCM的面积为ycm2,求y与t之间的函数关系式;
(3)是否存在某一时刻t,使S四边形PQCM= S△ABC?若存在,求出t的值;若不存在,说明理由;
(4)连接PC,是否存在某一时刻t,使点M在线段PC的垂直平分线上?若存在,求出此时t的值;若不存在,说明理由. 展开
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分析:(1)假设PQCM为平行四边形,根据平行四边形的性质得到对边平行,进而得到AP=AM,列出关于t的方程,求出方程的解得到满足题意t的值;
(2)过点P作PE垂直AC.由PQ运动的速度和时间t可知线段BP=t,根据PQ∥AC可得△PBQ∽△ABC,根据相似三角形的形状必然相同可知三角形BPQ也为等腰三角形,即BP=PQ=t,再由证得的相似三角形得底比底等于高比高,用含t的代数式就可以表示出BF,进而得到梯形的高PE=DF=8-t,又点M的运动速度和时间可知点M走过的路程AM=2t,所以梯形的下底CM=10-2t.最后根据梯形的面积公式即可得到y与t的关系式;
(3)根据三角形的面积公式,先求出三角形ABC的面积,又根据S四边形PQCM=916
S△ABC,求出四边形PQCM的面积,从而得到了y的值,代入第二问求出的y与t的解析式中求出t的值即可;
(4)假设存在,则根据垂直平分线上的点到线段两端点的距离相等即可得到MP=MC,过点M作MH垂直AB,由一对公共角的相等和一对直角的相等即可得到△AHM∽△ADB,由相似得到对应边成比例进而用含t的代数式表示出AH和HM的长,再由AP的长减AH的长表示出PH的长,从而在直角三角形PHM中根据勾股定理表示出MP的平方,再由AC的长减AM的长表示出MC的平方,根据两者的相等列出关于t的方程进而求出t的值.
解答:解:(1)假设四边形PQCM是平行四边形,则PM∥QC,
∴AP=AM,即10-t=2t,
解得t=10 3 ,
∴当t=10 3 s时,四边形PQCM是平行四边形;
(2)过P作PE⊥AC,交AC于E,如图所示:
∵PQ∥AC,
∴△PBQ∽△ABC,
∴△PBQ为等腰三角形,PQ=PB=t,
∴BF BD =BP BA ,即BF 8 =t 10 ,
解得BF=4 5 t,
∴FD=BD-BF=8-4 5 t,
又∵MC=AC-AM=10-2t,
∴y=1 2 (PQ+MC)•FD=1 2 (t+10-2t)(8-4 5 t)=2 5 t2-8t+40;
(3)S△ABC=1 2 AC•BD=1 2 ×10×8=40,
当y=9 16 S△ABC=9 16 ×40=45 2 时,
即2 5 t2-8t+40=45 2 ,
解得:t1=5 2 ,t2=35 2 (舍去);
(4)假设存在某一时刻t,使得M在线段PC的垂直平分线上,则MP=MC,
过M作MH⊥AB,交AB与H,
∵∠A=∠A,∠AHM=∠ADB=90°,
∴△AHM∽△ADB,
∴HM BD =AH AD =AM AB ,又AD= 102-82 =6,
∴HM 8 =AH 6 =2t 10 ,
∴HM=8 5 t,AH=6 5 t,
即HP=10-t-6 5 t=10-11 5 t,
在直角三角形HMP中,MP2=(8 5 t)2+(10-11 5 t)2=37 5 t2-44t+100,
又∵MC2=(10-2t)2=100-40t+4t2,
∵MP2=MC2,
即37 5 t2-44t+100=100-40t+4t2,
解得:t1=20 17 ,t2=0(舍去),
∴t=20 17 s时点M在线段PC的垂直平分线上.
(2)过点P作PE垂直AC.由PQ运动的速度和时间t可知线段BP=t,根据PQ∥AC可得△PBQ∽△ABC,根据相似三角形的形状必然相同可知三角形BPQ也为等腰三角形,即BP=PQ=t,再由证得的相似三角形得底比底等于高比高,用含t的代数式就可以表示出BF,进而得到梯形的高PE=DF=8-t,又点M的运动速度和时间可知点M走过的路程AM=2t,所以梯形的下底CM=10-2t.最后根据梯形的面积公式即可得到y与t的关系式;
(3)根据三角形的面积公式,先求出三角形ABC的面积,又根据S四边形PQCM=916
S△ABC,求出四边形PQCM的面积,从而得到了y的值,代入第二问求出的y与t的解析式中求出t的值即可;
(4)假设存在,则根据垂直平分线上的点到线段两端点的距离相等即可得到MP=MC,过点M作MH垂直AB,由一对公共角的相等和一对直角的相等即可得到△AHM∽△ADB,由相似得到对应边成比例进而用含t的代数式表示出AH和HM的长,再由AP的长减AH的长表示出PH的长,从而在直角三角形PHM中根据勾股定理表示出MP的平方,再由AC的长减AM的长表示出MC的平方,根据两者的相等列出关于t的方程进而求出t的值.
解答:解:(1)假设四边形PQCM是平行四边形,则PM∥QC,
∴AP=AM,即10-t=2t,
解得t=10 3 ,
∴当t=10 3 s时,四边形PQCM是平行四边形;
(2)过P作PE⊥AC,交AC于E,如图所示:
∵PQ∥AC,
∴△PBQ∽△ABC,
∴△PBQ为等腰三角形,PQ=PB=t,
∴BF BD =BP BA ,即BF 8 =t 10 ,
解得BF=4 5 t,
∴FD=BD-BF=8-4 5 t,
又∵MC=AC-AM=10-2t,
∴y=1 2 (PQ+MC)•FD=1 2 (t+10-2t)(8-4 5 t)=2 5 t2-8t+40;
(3)S△ABC=1 2 AC•BD=1 2 ×10×8=40,
当y=9 16 S△ABC=9 16 ×40=45 2 时,
即2 5 t2-8t+40=45 2 ,
解得:t1=5 2 ,t2=35 2 (舍去);
(4)假设存在某一时刻t,使得M在线段PC的垂直平分线上,则MP=MC,
过M作MH⊥AB,交AB与H,
∵∠A=∠A,∠AHM=∠ADB=90°,
∴△AHM∽△ADB,
∴HM BD =AH AD =AM AB ,又AD= 102-82 =6,
∴HM 8 =AH 6 =2t 10 ,
∴HM=8 5 t,AH=6 5 t,
即HP=10-t-6 5 t=10-11 5 t,
在直角三角形HMP中,MP2=(8 5 t)2+(10-11 5 t)2=37 5 t2-44t+100,
又∵MC2=(10-2t)2=100-40t+4t2,
∵MP2=MC2,
即37 5 t2-44t+100=100-40t+4t2,
解得:t1=20 17 ,t2=0(舍去),
∴t=20 17 s时点M在线段PC的垂直平分线上.
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1,要四边形PQCM是平行四边形,则PM//BC,此时BP=MC ,AP=AM
故:BP+AM=AB 1*t+2*t=10 t=10/3 秒
2,因为PQ∥AC,AB=AC.所以PQ=BP=t
MC=AC-AM=10-2t
因为PQ∥AC,所以△ABC和△PBQ为相似三角形
PB/AB=BF/BD BF=4/5*BP=4/5t FD=BD-BF=8-4/5t
y=1/2*(PQ+MC)*FD
y=1/2*(t+10-2t)(8-4/5t)
y=2/5t2-8t+40
故:BP+AM=AB 1*t+2*t=10 t=10/3 秒
2,因为PQ∥AC,AB=AC.所以PQ=BP=t
MC=AC-AM=10-2t
因为PQ∥AC,所以△ABC和△PBQ为相似三角形
PB/AB=BF/BD BF=4/5*BP=4/5t FD=BD-BF=8-4/5t
y=1/2*(PQ+MC)*FD
y=1/2*(t+10-2t)(8-4/5t)
y=2/5t2-8t+40
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