Question

【題目】已知BD是矩形ABCD的對角線，AB＝20厘米，BC＝40厘米．點P、Q同時從點A出發(fā)，分別以2厘米/秒、4厘米/秒的速度由A→B→C→D→A的方向在矩形邊上運動，只要Q點回到點A，運動全部停止．設運動時間為t秒．

（1）當點P運動在AB（含B點）上，點Q運動在BC（含B、C點）上時，

①設PQ的長為y，求y關于時間t的函數(shù)關系式，并寫出t的取值范圍？

②當t為何值時，△DPQ是等腰三角形？

（2）在P、Q的整個運動過程中，分別判斷下列兩種情形是否存在？如果存在，請求出t的值；如果不存在，請說明理由．

①PQ與BD平行；

②PQ與BD垂直．

Answer 1

【答案】（1）①y=（5≤t≤10）；②當t＝時，△DPQ為等腰三角形；（2）①當t＝18秒時，PQ與BD平行；②當t＝6秒或t＝25時，PQ與BD垂直．

【解析】

（1）①根據(jù)勾股定理計算斜邊PQ的長，可得y關于時間t的函數(shù)關系式，因為點P運動在AB（含B點）上，所以0≤t≤10，因為點Q運動在BC（含B、C點）上，所以5≤t≤15，可得5≤t≤10；

②根據(jù)圖形可知，只有DP＝DQ，根據(jù)勾股定理列方程得：，則，解方程可得結(jié)論；

（2）①根據(jù)平行線分線段成比例定理列比例式得：，則，解方程可得結(jié)論；

②存在兩種情況：

當點P在AB上，點Q在BC上，如圖2，此時PA＝2t，BP＝20﹣2t，BQ＝4t﹣20，由PQ⊥BD易證△PBQ∽△DAB，列比例式可得結(jié)論；

當點P在BC上，點Q在DA上，如圖3，此時BP＝2t﹣20，PC＝60﹣2t，DQ＝4t﹣80，作輔助線，易證△PMQ∽△DAB，列比例式可得結(jié)論．

解：（1）由題意可知：PA＝2t，BP＝20﹣2t，BQ＝4t﹣20

①在Rt△PBQ中，＝＝ （5≤t≤10）；

②由題意可知PQ的長明顯小于DP與DQ的長，因此要使△DPQ為等腰三角形，只需滿足DP＝DQ，

∴，

∴，

∴解得t＝（舍），t＝，

∴當t＝時，△DPQ為等腰三角形；

（2）①由題意知PQ與BD平行，只能點P在BC上，點Q在DC上，如圖1，此時BP＝2t﹣20，DQ＝80﹣4t，

∵PQ∥BD，

∴，

∴，

∴解得t＝18，

∴當t＝18秒時，PQ與BD平行；

②由題意知PQ與BD垂直，有兩種可能，

當點P在AB上，點Q在BC上，如圖2，此時PA＝2t，BP＝20﹣2t，BQ＝4t﹣20，

由PQ⊥BD易證△PBQ∽△DAB，

∴，

∴，

解得t＝6，

當點P在BC上，點Q在DA上，如圖3，此時BP＝2t﹣20，PC＝60﹣2t，DQ＝4t﹣80，

過點P作PM⊥AD，交AD于M點，QM＝DQ﹣PC＝6t﹣140，

由PQ⊥BD易證△PMQ∽△DAB，

∴，

∴，

解得t＝25，

所以當t＝6秒或t＝25時，PQ與BD垂直．