题目内容
【题目】如图,在菱形ABCD中,对角线AC与BD相交于点M,已知BC=5,点E在射线BC上,tan∠DCE=
,点P从点B出发,以每秒2
个单位沿BD方向向终点D匀速运动,过点P作PQ⊥BD交射线BC于点O,以BP、BQ为邻边构造PBQF,设点P的运动时间为t(t>0).
(1)tan∠DBE= ;
(2)求点F落在CD上时t的值;
(3)求PBQF与△BCD重叠部分面积S与t之间的函数关系式;
(4)连接PBQF的对角线BF,设BF与PQ交于点N,连接MN,当MN与△ABC的边平行(不重合)或垂直时,直接写出t的值.
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【答案】(1)
;(2)t=
;(3)见解析;(4)t的值为
或
或
或2.
【解析】
(1)如图1中,作DH⊥BE于H.解直角三角形求出BH,DH即可解决问题.
(2)如图2中,由PF∥CB,可得
,由此构建方程即可解决问题.
(3)分三种情形:如图3-1中,当
时,重叠部分是平行四边形PBQF.如图3-2中,当
时,重叠部分是五边形PBQRT.如图3-3中,当1<t≤2时,重叠部分是四边形PBCT,分别求解即可解决问题.
(4)分四种情形:如图4-1中,当MN∥AB时,设CM交BF于T.如图4-2中,当MN⊥BC时.如图4-3中,当MN⊥AB时.当点P与点D重合时,MN∥BC,分别求解即可.
解:(1)如图1中,作DH⊥BE于H.
在Rt△BCD中,∵∠DHC=90°,CD=5,tan∠DCH=
,
∴DH=4,CH=3,
∴BH=BC+CH=5+3=8,
∴tan∠DBE=
=
=
.
故答案为
.
(2)如图2中,
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∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,
∵BC=5,tan∠CBM=
=
,
∴CM=
,BM=DM=2
,
∵PF∥CB,
∴
=
,
∴
=
,
解得t=
.
(3)如图3﹣1中,当0<t≤
时,重叠部分是平行四边形PBQF,S=PBPQ=2
t
t=10t2.
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如图3﹣2中,当
<t≤1时,重叠部分是五边形PBQRT,S=S平行四边形PBQF﹣S△TRF=10t2﹣
[2
t﹣(5﹣5t)]
[2
t﹣(5﹣5t)]=﹣55t2+(20
+50)t﹣25.
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如图3﹣3中,当1<t≤2时,重叠部分是四边形PBCT,S=S△BCD﹣S△PDT=
×5×4﹣
(5﹣
t)(4﹣2t)=﹣
t2+10t.
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(4)如图4﹣1中,当MN∥AB时,设CM交BF于T.
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∵PN∥MT,
∴
=
,
∴
=
,
∴MT=
,
∵MN∥AB,
∴
=
=
=2,
∴PB=
BM,
∴2
t=
×2
,
∴t=
.
如图4﹣2中,当MN⊥BC时,易知点F落在DH时,
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∵PF∥BH,
∴
=
,
∴
=
,
解得t=
.
如图4﹣3中,当MN⊥AB时,易知∠PNM=∠ABD,
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可得tan∠PNM=
=
,
∴
=
,
解得t=
,
当点P与点D重合时,MN∥BC,此时t=2,
综上所述,满足条件的t的值为
或
或
或2.