题目内容
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(1)当等边△EFG的边FG恰好经过点C时,求运动时间t的值;
(2)在整个运动过程中,设等边△EFG和矩形ABCD重叠部分的面积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式和相应的自变量t的取值范围;
(3)设EG与矩形ABCD的对角线AC的交点为H,是否存在这样的t,使△AOH是等腰三角形?若存在,求出对应的t的值;若不存在,请说明理由.
分析:(1)当边FG恰好经过点C时,∠CFB=60°,BF=3-t,在Rt△CBF中,解直角三角形可求t的值;
(2)按照等边△EFG和矩形ABCD重叠部分的图形特点,分为0≤t<1,1≤t<3,3≤t<4,4≤t<6四种情况,分别写出函数关系式;
(3)存在.当△AOH是等腰三角形时,分为AH=AO=3,HA=HO,OH=OA三种情况,分别画出图形,根据特殊三角形的性质,列方程求t的值.
(2)按照等边△EFG和矩形ABCD重叠部分的图形特点,分为0≤t<1,1≤t<3,3≤t<4,4≤t<6四种情况,分别写出函数关系式;
(3)存在.当△AOH是等腰三角形时,分为AH=AO=3,HA=HO,OH=OA三种情况,分别画出图形,根据特殊三角形的性质,列方程求t的值.
解答:解:(1)当边FG恰好经过点C时,∠CFB=60°,BF=3-t,在Rt△CBF中,BC=2
,tan∠CFB=
,
即tan60°=
,即
=
,
解得t=1,
∴当边FG恰好经过点C时,t=1;
(2)如图1,过点M作MN⊥AB于点N,
当0≤t<1时,
∵tan60°=
=
=
,
∴EN=2,
EB=3+t,NB=3+t-2=1+t,
∴MC=1+t,
S=
(MC+EB)×BC=2
t+4
;

如图2,当1≤t<3时,
∵MN=2
,EF=OP=6,
∴GH=6×
=3
,
∴
=
,
∴MK=2,
∵EB=3+t,BF=3-t,BQ=
BF=
(3-t),
CQ=2
-BQ=
t-
,
∴S=S梯形MKFE-S△QBF=-
t2+3
t+
;
当3≤t<4时,
∵MN=2
,EF=6-2(t-3)=12-2t,
∴GH=(12-2t)×
=6
-
t,
∴
=
,
∴MK=8-2t,
S=-4
t+20
;
如图4,当4≤t<6时,
∵EF=12-2t,
高为:EF•sin60°=
EF,
S=
t2-12
t+36
;
综上所述,S=
;
(3)存在.
理由如下:在Rt△ABC中,tan∠CAB=
=
,
∴∠CAB=30°,
又∵∠HEO=60°,
∴∠HAE=∠AHE=30°,
∴AE=HE=3-t或t-3,
1)当AH=AO=3时,(如图5),过点E作EM⊥AH于M,
则AM=
AH=
,
在Rt△AME中,cos∠MAE=
,
即cos30°=
,
∴AE=
,即3-t=
或t-3=
,
∴t=3-
或t=3+
,
2)当HA=HO时,(如图6)则∠HOA=∠HAO=30°,
又∵∠HEO=60°,
∴∠EHO=90°,EO=2HE=2AE,
又∵AE+EO=3,
∴AE+2AE=3,AE=1,
即3-t=1或t-3=1,
∴t=2或t=4;
3)当OH=OA时,(如图7),则∠OHA=∠OAH=30°,
∴∠HOB=60°=∠HEB,
∴点E和点O重合,
∴AE=AO=3,
当E刚开始运动时3-t=3,
当点E返回O时是:t-3=3,
即3-t=3或t-3=3,t=6(舍去)或t=0;
综上所述,存在5个这样的t值,使△AOH是等腰三角形,即t=3-
或t=3+
或t=2或t=4或t=0.
| 3 |
| BC |
| BF |
即tan60°=
2
| ||
| 3-t |
| 3 |
2
| ||
| 3-t |
解得t=1,
∴当边FG恰好经过点C时,t=1;
(2)如图1,过点M作MN⊥AB于点N,
当0≤t<1时,
∵tan60°=
| MN |
| EN |
2
| ||
| NE |
| 3 |
∴EN=2,
EB=3+t,NB=3+t-2=1+t,
∴MC=1+t,
S=
| 1 |
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| 3 |
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如图2,当1≤t<3时,
∵MN=2
| 3 |
∴GH=6×
| ||
| 2 |
| 3 |
∴
| MK |
| EF |
| GH-MN |
| GH |
∴MK=2,
∵EB=3+t,BF=3-t,BQ=
| 3 |
| 3 |
CQ=2
| 3 |
| 3 |
| 3 |
∴S=S梯形MKFE-S△QBF=-
| ||
| 2 |
| 3 |
7
| ||
| 2 |
当3≤t<4时,
∵MN=2
| 3 |
∴GH=(12-2t)×
| ||
| 2 |
| 3 |
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∴
| MK |
| EF |
| GH-MN |
| GH |
∴MK=8-2t,
S=-4
| 3 |
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如图4,当4≤t<6时,
∵EF=12-2t,
高为:EF•sin60°=
| ||
| 2 |
S=
| 3 |
| 3 |
| 3 |
综上所述,S=
|
(3)存在.
理由如下:在Rt△ABC中,tan∠CAB=
| BC |
| AB |
| ||
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∴∠CAB=30°,
又∵∠HEO=60°,
∴∠HAE=∠AHE=30°,
∴AE=HE=3-t或t-3,
1)当AH=AO=3时,(如图5),过点E作EM⊥AH于M,
则AM=
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| 2 |
| 3 |
| 2 |
在Rt△AME中,cos∠MAE=
| AM |
| AE |
即cos30°=
| ||
| AE |
∴AE=
| 3 |
| 3 |
| 3 |
∴t=3-
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2)当HA=HO时,(如图6)则∠HOA=∠HAO=30°,
又∵∠HEO=60°,
∴∠EHO=90°,EO=2HE=2AE,
又∵AE+EO=3,
∴AE+2AE=3,AE=1,
即3-t=1或t-3=1,
∴t=2或t=4;
3)当OH=OA时,(如图7),则∠OHA=∠OAH=30°,
∴∠HOB=60°=∠HEB,
∴点E和点O重合,
∴AE=AO=3,
当E刚开始运动时3-t=3,
当点E返回O时是:t-3=3,
即3-t=3或t-3=3,t=6(舍去)或t=0;
综上所述,存在5个这样的t值,使△AOH是等腰三角形,即t=3-
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点评:本题考查了特殊三角形、矩形的性质,相似三角形的判定与性质,解直角三角形的有关知识.关键是根据特殊三角形的性质,分类讨论.
练习册系列答案
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A、a≥
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| B、a≥b | ||
C、a≥
| ||
| D、a≥2b |