Question

如圖，在△ABC中，∠ACB=90°，∠ABC=30°，BC=6cm，點(diǎn)D、E從點(diǎn)C同時(shí)出發(fā)，分別以1cm/s和2cm/s的速度沿著射線CB向右移動(dòng)，以DE為一邊在直線BC的上方作等邊△DEF，連接CF，設(shè)點(diǎn)D、E運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t秒．
（1）△DEF的邊長(zhǎng)為

 

（用含有t的代數(shù)式表示），當(dāng)t=

 

秒時(shí)，點(diǎn)F落在AB上；
（2）t為何值時(shí)，以點(diǎn)A為圓心，AF為半徑的圓與△CDF的邊所在的直線相切？
（3）設(shè)點(diǎn)F關(guān)于直線AB的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為G，在△DEF運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，是否存在某一時(shí)刻t，使得以A、C、E、G為頂點(diǎn)的四邊形為梯形？若存在，請(qǐng)直接寫(xiě)出t的值；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和速度，即可推出CD，CE的長(zhǎng)度，便可推出邊長(zhǎng)DE的長(zhǎng)度，②根據(jù)題意推出CF的長(zhǎng)度，然后通過(guò)求∠CEF=60°，∠FCD=30°推出直角三角形，最后根據(jù)∠CEF的正切值推出t的值，（2）首先根據(jù)題意畫(huà)出圖形，然后逐個(gè)進(jìn)行討論解答，①當(dāng)⊙A與DF相切，通過(guò)求證△ACD≌△AFD，即可推出此時(shí)BC與⊙A相切于點(diǎn)C，然后通過(guò)直角三角形中特殊角的函數(shù)值，即可推出t的值，②若⊙A與CF相切，根據(jù)（1）中已求證的結(jié)論，結(jié)合直角三角形中特殊角的函數(shù)值，即可推出t的取值，（3）分情況進(jìn)行討論，①若GE∥AC時(shí)，四邊形ACEG為梯形，連接FH，通過(guò)相關(guān)角的度數(shù)關(guān)系推出CF，F(xiàn)H在同一條直線上，然后通過(guò)求證△ACB∽△HFE，推出

EF

BC

=

HE

AB

，即可推出t的值；②若AG∥CE時(shí)，四邊形ACEG為梯形，連接AF，F(xiàn)G，根據(jù)對(duì)稱(chēng)的性質(zhì)，即可推出△AFM≌△AGM，即得∠FAM=∠GAM，∠AFM=∠AGM，便可知∠AFE=90°，通過(guò)A，F(xiàn)，E在同一條直線上，推出△ACE是Rt△，最后根據(jù)直角三角形中特殊角的函數(shù)值即可推出t的值．

解答：解：（1）①∵點(diǎn)D、E從點(diǎn)C同時(shí)出發(fā)，分別以1cm/s和2cm/s的速度移動(dòng)，
設(shè)點(diǎn)D、E運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t秒，
∴CD=1t=t，CE=2t，
∴DE=CE-CD=2t-t=t，
∵等邊△DEF，
∴DE=DF=EF=t，即邊長(zhǎng)為t，
②當(dāng)F在AB上時(shí)，
∵DE=t，
∴CD=DE=EF=DF=t，
∵等邊△DEF，
∴∠FDE=60°，
∴∠FCD=30°，
∴∠ACF=60°，
∵∠A=60°，∠B=30°，
∴當(dāng)F在AB，CF=AF=BF，
∵BC=6，
∴AB=4

3

，AC=2

3

，
∴CF=2

3

，
∵∠CEF=60°，
∴CF⊥EF，
∴sin60°=

3

2

=

CF

CE

，
∵CE=2t，
∴

3

2

=

2 3

2t

，
∴t=2，

（2）①當(dāng)⊙A與DF相切，連接AD，
∵⊙A與DF相切，
∴AB⊥DF，
又∵AC⊥BC，
∴∠ACD=∠AFD=90°，
又∵AD=AD，AC=AF，
∴△ACD≌△AFD（HL），
∴AF=AC，
∴BC與⊙A相切于點(diǎn)C，
∵AC=2

3

，∠FDB=60°，
∴∠ADC=60°，
∵CD=t，
∴tan60°=

AC

CD

=

3

，
∴t=2（3分）
②若⊙A與CF相切，
∴CF⊥AF，
∵AC=2

3

，∠ACF=60°，
∴cos60°=

CF

AC

=

1

2

，
∴CF=

3

，
∵∠FCE=30°，∠FEC=60°，
∴EF⊥CF，
∴cos30°=

CF

CE

=

3

2

，
∵CE=2t，
∴

3

2t

=

3

2

，
∴t=1，

（3）當(dāng)t=1.5或t=1時(shí)，使得以A、C、E、G為頂點(diǎn)的四邊形為梯形，
①如圖：若GE∥AC時(shí)，四邊形ACEG為梯形，
連接FH，
∵AC⊥BC，
∴GE⊥BC，
∵∠B=30°，
∴∠G=30°，
∵F、G兩點(diǎn)關(guān)于AB成對(duì)稱(chēng)點(diǎn)，
∴∠GFH=30°，
∵∠FEC=60°，
∴∠FEG=30°，
∴∠GFE=120°，
∴∠HFE=90°，
∵∠CFD=60°，∠DEF=30°，
∴∠CFH=180°，即CF，F(xiàn)H在同一條直線上，
∵∠ACF=∠A=60°，∠FCB=∠B=30°，
∴CH=AH=HB，
∵AB=4

3

，
∴CH=AH=HB=2

3

，
∴HE=

3

，
∵∠FEH=∠B=30°，∠ACB=∠HFE=90°，
∴△ACB∽△HFE，
∴

EF

BC

=

HE

AB

，
∵AB=4

3

，BC=6，
∴HE=

3

，EF=t，
∴t=1.5

②若AG∥CE時(shí)，四邊形ACEG為梯形，
連接AF，F(xiàn)G，設(shè)與AB交于M點(diǎn)，
∵G，F(xiàn)兩點(diǎn)關(guān)于AB對(duì)稱(chēng)，
∴AF=AG，F(xiàn)M=GM，AB⊥FG，
∴△AFM≌△AGM，
∴∠FAM=∠GAM，∠AFM=∠AGM，
∵AG∥BC，
∴∠B=∠GAM=30°，
∴∠FAM=30°，
∴∠AFM=60°，
∵∠FED=60°，∠B=30°，
∴∠FEB=120°，
∵在四邊形MFEB中，∠FMB=90°，
∴∠FEB=120°，
∵∠CFE=90°，∠AFM=60°，
∴∠AFE=180°，
∴A，F(xiàn)，E在同一條直線上，
∵∠AFC=90°，
∴△ACE是直角三角形，
∵∠CEF=60°，
∴tan60°=

AC

EC

=

3

，即

2 3

2t

=

3

，
∴t=1．
③如備用圖：
，
當(dāng)t=

3+ 21

2

時(shí)，使得以A、C、E、G為頂點(diǎn)的四邊形為梯形．
綜上可得當(dāng)t=1.5或t=1或

3+ 21

2

時(shí)，使得以A、C、E、G為頂點(diǎn)的四邊形為梯形．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查切線的性質(zhì)、全等三角形的判定和性質(zhì)、解直角三角形、等邊三角形的性質(zhì)，關(guān)鍵在于正確地作輔助線，認(rèn)真地計(jì)算，熟練運(yùn)用相關(guān)的定理和性質(zhì)．