Question

如图，在等腰梯形ABCD中，AD∥BC，AE⊥BC于点E．DF⊥BC于点F．AD=2cm，BC=6cm，AE=4cm．点P、Q分别在线段AE、DF上，顺次连接B、P、Q、C，线段BP、PQ、QC、CB所围成的封闭图形记为M，若点P在线段AE上运动时，点Q也随之在线段DF上运动，使图形M的形状发生改变，但面积始终为10cm²，设EP=xcm，FQ=ycm．解答下列问题：
（1）直接写出当x=3时y的值；
（2）求y与x之间的函数关系式，并写出自变量x的取值范围；
（3）当x取何值时，图形M成为等腰梯形？图形M成为三角形？
（4）直接写出线段PQ在运动过程中所能扫过的区域的面积．

Answer 1

（1）由等腰梯形的性质得：BE=EF=FC=2，
∴S_M=S_△BPE+S_△QFC+S_梯形QFEP
=

1

2

BE•x+

1

2

FC•y+

x+y

2

•EF
=

1

2

×2x+

1

2

×2y+

x+y

2

×2
=2（x+y），
把S_M=10，x=3代入上式，解得y=2．

（2）由等腰梯形的性质得：BE=EF=FC=2，
∵S_△BEP+S_梯形PEFQ+S_△FCQ=S_梯形M，
∴

1

2

×2x+

1

2

（x+y）×2+

1

2

×2y=10，
∴y=-x+5，
由

0≤x≤4 0≤-x+5≤4

，得1≤x≤4．

（3）若图形M为等腰梯形（如图1），则EP=FQ，即x=-x+5，解得x=

5

2

．
∴当x=

5

2

时，图形M为等腰梯形．
若图形M为三角形，分两种情形：
①当点P、Q、C在一条直线上时（如图2），EP是△BPC的高，
∴

1

2

BC•EP=10，即

1

2

×6x=10，解得x=

10

3

；
②当点B、P、Q在一条直线上时（如图3），FQ是△BQC的高，
∴

1

2

BC•FQ=10，即

1

2

×6×（-x+5）=10，解得x=

5

3

；
∴当x=

10

3

或

5

3

时，图形M为三角形．

（4）线段PQ扫过的部分是两个全等的三角形，且都是以x最小时AP的长为底，

1

2

AD的长为高，在（2）中已经求得x的取值范围为1≤x≤4，所以此时AP=AE-x_min=3，那么线段PQ扫过的面积即为：2S=2×

1

2

×3×1=3cm²；
评分说明：（4）中不写单位不扣分，线段PQ在运动过程中所能扫过的区域为图4中阴影部分