题目内容

【题目】如图,在△ABC中,已知AB=BC=CA=4cm,AD⊥BC于D,点P,Q分别从BC两点同时出发,其中点P沿BC向终点C运动.速度为1cm/s;点Q沿CA、AB向终点B运动,速度为2cm/s,设它们运动的时间为x(s).

(1)求x为何值时,PQ⊥AC;

(2)设△PQD的面积为y(cm2),当0<x<2时,求y与x的函数关系式;

(3)探索以PQ为直径的圆与AC的位置关系,请写出相应位置关系的x的取值范围.

【答案】(1)x=;(2)y;(3)当x=或时,以PQ为直径的圆与AC相切,当0≤x<或<x<或<x≤4时,以PQ为直径的圆与AC相交.

【解析】

(1)若使PQ⊥AC,则当Q在AC上,根据路程=速度×时间表示出CP和CQ的长,再根据含30度的直角三角形的性质列方程求解;

(2)过点Q作QN⊥BC于N,利用三角函数求出QN,然后表示出DP,再根据三角形面积公式进行求解;

(3)可分点Q在AC和AB上两种情况讨论:当Q在AC时,根据(1)即可解决问题;当Q在AB上时,设以PQ为直径的圆与AC相切于点G,连接O′G,易证PQ=2O′G=QE+PF=,过点Q作QN⊥BC于N,在Rt△BNQ中,运用三角函数可得QN=,BN=4x,则有PN=2x4,然后在Rt△QNP中,运用勾股定理即可解决问题.

解:(1)当Q在AB上时,显然PQ不垂直于AC,

当Q在AC上时,由题意得,BP=x,CQ=2x,则PC=4x,

∵AB=BC=CA=4,

∴∠C=60°,

若PQ⊥AC,则有∠QPC=30°,

∴PC=2CQ,即4x=2×2x,

∴x=,

即当x=时,PQ⊥AC;

(2)如图,当0<x<2时,P在BD上,Q在AC上,过点Q作QN⊥BC于N,

∵∠C=60°,QC=2x,

∴QN=QC·sin60°=,

∵AB=AC,AD⊥BC,

∴BD=CD=BC=2,

∴DP=2x,/span>

∴y=PDQN=;

(3)显然,不存在x的值,使得以PQ为直径的圆与AC相离,

①当点Q在AC上时,由(1)可知,当x=时,以PQ为直径的圆与AC相切;

②当点Q在AB时,如图,

设以PQ为直径的圆与AC相切于点G,圆心为O′,连接O′G,则有O′G⊥AC,

过点Q作QE⊥AC于E,过点P作PF⊥AC于F,则QE∥O′G∥PF,

∵QO′=PO′,

∴EG=FG,

∴O′G=(QE+PF),

∴PQ=2O′G=QE+PF,

由题意可得,CP=4x,AQ=2x4,

∴QE=AQsin60°=,PF=PCsin60°=,

∴PQ=,

过点Q作QN⊥BC于N,

在Rt△BNQ中,QN=BQsin60°=,BN=BQcos60°=(82x)=4x,

∴PN=x(4x)=2x4,

在Rt△QNP中,根据勾股定理可得:,

整理可得:25x2160x+256=0,

解得:x1=x2=,

综上所述,当x=或时,以PQ为直径的圆与AC相切,当0≤x<或<x<或<x≤4时,以PQ为直径的圆与AC相交.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网