Question

巳知：如圖，梯形ABCD中，AD∥BC，AB=CD=3cm，∠C=60°，BD⊥CD．
（1）求BC、AD的長(zhǎng)度；
（2）若點(diǎn)P從點(diǎn)B開始沿BC邊向點(diǎn)C以2cm/秒的速度運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)Q從點(diǎn)C開始沿CD邊向點(diǎn)D以1cm/秒的速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)P、Q分別從B、C同時(shí)出發(fā)時(shí)，寫出五邊形ABPQD的面積S與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式，并寫出自變量t的取值范圍（不包含點(diǎn)P在B、C兩點(diǎn)的情況）；
（3）在（2）的前提下，是否存在某一時(shí)刻t，使線段PQ把梯形ABCD分成兩部分的面積比為1：5？若存在，求出t的值；若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

分析：（1）在Rt△BCD中，CD=3cm，∠C=60°根據(jù)三角函數(shù)就可以求出BC的長(zhǎng)．∠ABD=∠ABC-∠DBC=30°，即∠ABD=∠ADB根據(jù)等角對(duì)等邊，就可以得到AD=AB．
（2）寫出五邊形ABPQD的面積S是梯形ABCD的面積與△PCQ的面積的差，梯形ABCD的面積容易得到．△PCQ中PC容易用時(shí)間t表示出來，PC邊上的高，根據(jù)三角形相似就可以表示出來，從而五邊形ABPQD的面積S與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式就可以求出來．
（3）線段PQ把梯形ABCD分成兩部分的面積比為1：5，即五邊形ABPQD的面積S是梯形面積的

1

6

或

5

6

，就可以得到方程，解方程，就可以求出t的值．

解答：解：（1）在Rt△BCD中，CD=3cm，∠C=60°
∴∠DBC=30°
∴BC=2CD=6cm
由已知得：梯形ABCD是等腰梯形
∴∠ABC=∠C=60°
∴∠ABD=∠ABC-∠DBC=30°
∵AD∥BC，
∴∠ADB=∠DBC=30°
∴∠ABD=∠ADB
∴AD=AB=3cm

（2）當(dāng)P、Q分別從B、C同時(shí)出發(fā)運(yùn)動(dòng)t秒時(shí)，BP=2t，CQ=t
∴PC=6-2t
過Q作QE⊥BC于E，則QE=CQsin60°=

3

2

t
∴S_梯形ABCD-S_△PCQ=

27 3

4

-

3

4

（6-2t）t=

3

4

（2t²-6t+27）（0＜t＜3）

（3）存在時(shí)刻t，使線段PQ把梯形ABCD分成兩部分的面積比為1：5
∵S_梯形ABCD=

27 3

4

，S_△ABD=

1

2

×3×

3

2

×3
∴S_△ABD=

1

3

×S_梯形ABCD
∴五邊形ABPQD的面積不可能是梯形ABCD面積的

1

6

∴S_△PCQ：S_{五邊形ABPQD}=1：5，
即S_{五邊形ABPQD}=

5

6

S_梯形ABCD
∴

3

4

（2t²-6t+27）=

5

6

×

27 3

4

整理得：4t²-12t+9=0
∴t=

3

2

，即當(dāng)t=

3

2

秒時(shí)，PQ把梯形ABCD分成兩部分的面積比為1：5．

點(diǎn)評(píng)：本題是函數(shù)與梯形相結(jié)合的題目，注意數(shù)與形的結(jié)合是解題的關(guān)鍵．