题目内容
【题目】如图①,在菱形中,
,
.点
从点
出发以每秒2个单位的速度沿边
向终点
运动,过点
作
交边
于点
,过点
向上作
,且
,以
、
为边作矩形
.设点
的运动时间为
(秒),矩形
与菱形
重叠部分图形的面积为
.
(1)用含的代数式表示线段
的长.
(2)当点落在边
上时,求
的值.
(3)当时,求
与
之间的函数关系式,
(4)如图②,若点是
的中点,作直线
.当直线
将矩形
分成两部分图形的面积比为
时,直接写出
的值
【答案】(1);(2)
;(3)
;(4)
或
.
【解析】
(1)由菱形性质得∠D=∠B=60°,AD=AB=CD=4,△ACD是等边三角形,证出△APQ是等腰三角形,得出PF=QF,PF=PAsin60°=t,即可得出结果;
(2)当点M落在边BC上时,由题意得:△PDN是等边三角形,得出PD=PN,由已知得PN=PQ=3t,得出PD=3t,由题意得出方程,解方程即可;
(3)当0<t≤时,PQ=2
t,PN=
PQ=3t,S=矩形PQMN的面积=PQ×PN,即可得出结果;当
<t<1时,△PDN是等边三角形,得出PE=PD=AD-PA=4-2t,∠FEN=∠PED=60°,得出NE=PN-PE=5t-4,FN=
NE=
(5t-4),S=矩形PQMN的面积-2△EFN的面积,即可得出结果;
(4)分两种情况:当0<t≤时,△ACD是等边三角形,AC=AD=4,得出OA=2,OG是△MNH的中位线,得出OG=4t-2,NH=2OG=8t-4,由面积关系得出方程,解方程即可;
当<t≤2时,由平行线得出△OEF∽△MEQ,得出
,即
,解得EF=
,得出EQ=
,由三角形面积关系得出方程,解方程即可.
(1)∵在菱形ABCD中,∠B=60°,
∴∠D=∠B=60°,AD=AB=CD=4,△ACD是等边三角形,
∴∠CAD=60°,
∵PQ⊥AC,
∴△APQ是等腰三角形,
∴PF=QF,PF=PAsin60°=2t×=
t,
∴PQ=2t;
(2)当点M落在边BC上时,如图2所示:
由题意得:△PDN是等边三角形,
∴PD=PN,
∵PN=PQ=
×2
t=3t,
∴PD=3t,
∵PA+PD=AD,
即2t+3t=4,
解得:t=.
(3)当0<t≤时,如图1所示:
PQ=2t,PN=
PQ=
×2
t=3t,
S=矩形PQMN的面积=PQ×PN=2t×3t=6
t2;
当<t<1时,如图3所示:
∵△PDN是等边三角形,
∴PE=PD=AD-PA=4-2t,∠FEN=∠PED=60°,
∴NE=PN-PE=3t-(4-2t)=5t-4,
∴FN=NE=
(5t-4),
∴S=矩形PQMN的面积-2△EFN的面积=6t2-2×
×
(5t-4)2=-19t2+40
t-16
,
即S=-19t2+40t-16
;
(4)分两种情况:当0<t≤时,如图4所示:
∵△ACD是等边三角形,
∴AC=AD=4,
∵O是AC的中点,
∴OA=2,OG是△MNH的中位线,
∴OG=3t-(2-t)=4t-2,NH=2OG=8t-4,
∴△MNH的面积=MN×NH=
×2
t×(8t-4)=
×6
t2,
解得:t=;
当<t≤2时,如图5所示:
∵AC∥QM,
∴△OEF∽△MEQ,
∴,即
,
解得:EF=,
∴EQ=,
∴△MEQ的面积=×3t×(
)=
×6
t2,
解得:t=;
综上所述,当直线OM将矩形PQMN分成两部分图形的面积比为1:2时,t的值为或
.
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