帮忙做一道初中数学题,重点是第三问(第三问注意是B→C→D)
(1)连接PD、PQ、DQ,设△PQD的面积为S,试求S与t之间的函数关系式;
(2)当点P在BC上运动时,是否存在这样的t,使得△PQD是等腰三角形?若存在,请求出符合条件的t的值;若不存在,请说明理由;
(3)以点P为圆心,作⊙P,使得⊙P与对角线BD相切.问:当点P在沿B→C→D上运动时,是否存在这样的t,使得⊙P恰好经过正方形ABCD的某一边的中点若存在,请求出符合条件的t的值;若不存在,请说明理由.
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这道题并不难,前面两问我就不做了,不会的话再问我好了。
解:(3) 存在
∵⊙P与BD相切 且 P的运动轨迹为BCD
∴ P位于B、D时⊙P不存在 P只能与正方形ABCD交于BC或CD边上
作PH⊥BC于H H即为切点 ∠DBP=45º(或π/4 rad)
分类讨论:
⒈当P位于BC上时
①与BC中点相交
∵BP=根号2 R
∴[根号 (2)+1]R=1 R=根号(2)-1
t1=[2-根号2]/2
②与CD中点相交
∵BP=根号2 R
∴CP=2- 根号2 R
CD中点为E
三角形PCE是直角三角形
利用毕达哥拉斯定理 可得
R^2=(2-根号2 R)^2 + 1
所以R1=根号3 + 2根号2(舍去)
R2=-根号3+ 2根号2
t2=(4-根号6)/2
⒉当P位于CD上时
∵正方形ABCD
∴与E相交时R=根号(2)-1
t3=4-[2-根号2]/2=[6+根号2]/2
与BC中点F相交时 R=-根号3+ 2根号2
t4=4-(4-根号6)/2=(4+根号6)/2
综上所述 t 存在
t1=[2-根号2]/2
t2=(4-根号6)/2
t3=[6+根号2]/2
t4=(4+根号6)/2
(2)要分三种情况进行讨论:
当PD=QD时,根据斜边直角边定理,我们可得出三角形AQD和CPD全等,那么可得出CP=AQ,可用时间t分别表示出AQ、CP的长,然后可根据两者的等量关系求出t的值.
当PD=PQ时,可在直角三角形BPQ和PDC中,根据勾股定理,用BQ、BP表示出PQ,用CP、CD表示出PD;BQ、BP、PC都可以用t来表示,由此可得出关于t的方程,解方程即可得出t的值.
当QD=PQ时,方法同上.
(3)应当考虑两种情况:
①圆心P经过BC的中点,如果设圆与BD相切于M,BC的中点是E,那么PM=PE,可用时间t表示出CP的长,也就能表示出DP的长,那么可以根据勾股定理在直角三角形CEP中表示出PE2的长,也就表示出了PM2的长,然后根据∠MDP的正弦值表示出DP,PM的关系,由此可得出关于t的方程,进而求出t的值.
②圆心P经过CD的中点,如过CD的中点是E,那么PM=PE,在直角三角形DMP中,DP=2-半径的长,PM=半径的长,因此可根据∠MDP的正弦函数求出半径的长,然后用t表示出CP,即可求出t的值.
(1)当0≤t≤2时,即点P在BC上时,
S=S正方形ABCD-S△ADP-S△BPQ-S△PCD=16- •4•t- •2t•(4-t)- •(4-2t)•4=t2-2t+8,
当2<t≤4时,即点P在CD上时,DP=8-2t,
S= •(8-2t)•4=16-4t.
(2)①若PD=QD,则Rt△DCP≌Rt△DAQ(HL).
∴CP=AQ.即t=4-2t,解得t= .
②若PD=PQ,则PD2=PQ2,即42+(4-2t)2=(4-t)2+(2t)2.
解得t=-4±4 ,其中t=-4-4 <0不合题意,舍去,∴t=-4+4 .
③若QD=PQ,则QD2=PQ2,即16+t2=(4-t)2+(2t)2,解得t=0或t=2,
∴t= 或t=-4+4 或t=0或t=2时,△PQD是等腰三角形.
(3)当P在CD上运动时,若⊙P经过BC的中点E,设⊙P切BD于M.
则CP=2t-4,PM2=PE2=(2t-4)2+22.
而在Rt△PMD中,由于∠PDM=45°,所以DP= PM,即DP2=2PM2.
∴(8-2t)2=2[(2t-4)2+22].
解得t=± ,负值舍去,
∴t= ,
若⊙P经过CD的中点,⊙P的半径r=2( -1),
故t=2+ ,
∴当点P在CD上运动时,若t= 或2+ ,则⊙P恰好经过正方形ABCD的某一边的中点.
看我这么辛苦的分上,多给点吧
其他网站上的答案不准,注意是“当点P在沿B→C→D上运动时”,不是“当点P在沿CD上运动时”
就是这个方向运动的啊
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