题目内容

【题目】如图,在中,,,.动点、分别从点、点同时出发,相向而行,速度都为.以为一边向上作正方形,过点作,交于点.设运动时间为,单位:,正方形和梯形重合部分的面积为.

当时,点与点重合.

当时,点在上.

当点在,两点之间(不包括,两点)时,求与之间的函数表达式.

【答案】(1)1;(2);(3)当点在,两点之间(不包括,两点)时,与之间的函数关系式为:.

【解析】

(1)当点P与点Q重合时,此时AP=BQ=t,且AP+BQ=AB=2,由此列一元一次方程求出t的值;

(2)当点D在QF上时,如图1所示,此时AP=BQ=t.由相似三角形比例线段关系可得PQ=t,从而由关系式AP+PQ+BQ=AB=2,列一元一次方程求出t的值;

(3)当点P在Q,B两点之间(不包括Q,B两点)时,运动过程可以划分为两个阶段:

①当1<t≤时,如答图3所示,此时重合部分为梯形PDGQ.先计算梯形各边长,然后利用梯形面积公式求出S;

②当<t<2时,如答图4所示,此时重合部分为一个多边形.面积S由关系式“S=S正方形APDE﹣S△AQF﹣S△DMN”求出.

(1)当点P与点Q重合时,AP=BQ=t,且AP+BQ=AB=2,∴t+t=2,解得:t=1s.

故答案:1.

(2)当点D在QF上时,如图1所示,此时AP=BQ=t.

∵QF∥BC,APDE为正方形,∴△PQD∽△ABC,∴DP:PQ=AC:AB=2,则PQ=DP=AP=t.

由AP+PQ+BQ=AB=2,得:t+t+t=2,解得:t=.

故答案:.

(3)当P、Q重合时,由(1)知,此时t=1;

当D点在BC上时,如答图2所示,此时AP=BQ=t,BP=t,求得t=s,进一步分析可知此时点E与点F重合;

当点P到达B点时,此时t=2.

因此当P点在Q,B两点之间(不包括Q,B两点)时,其运动过程可分析如下:

①当1<t≤时,如答图3所示,此时重合部分为梯形PDGQ.

此时AP=BQ=t,∴AQ=2﹣t,PQ=AP﹣AQ=2t﹣2;

易知△ABC∽△AQF,可得AF=2AQ,EF=2EG,∴EF=AF﹣AE=2(2﹣t)﹣t=4﹣3t,EG=EF=2﹣t,∴DG=DE﹣EG=t﹣(2﹣t)=t﹣2.

S=S梯形PDGQ=(PQ+DG)PD=[(2t﹣2)+(t﹣2)]t=t2﹣2t;

②当<t<2时,如答图4所示,此时重合部分为一个多边形.

此时AP=BQ=t,∴AQ=PB=2﹣t,易知△ABC∽△AQF∽△PBM∽△DNM,可得AF=2AQ,PM=2PB,DM=2DN,∴AF=4﹣2t,PM=4﹣2t.

又∵DM=DP﹣PM=t﹣(4﹣2t)=3t﹣4,∴DN=(3t﹣4)=t﹣2,DM=3t﹣4.

S=S正方形APDE﹣S△AQF﹣S△DMN=AP2﹣AQAF﹣DNDM

=t2﹣(2﹣t)(4﹣2t)﹣×(3t﹣4)×(3t﹣4)

=﹣t2+10t﹣8.

综上所述:当点P在Q,B两点之间(不包括Q,B两点)时,S与t之间的函数关系式为:S=.

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