题目内容

【题目】如图,在菱形ABCD中,已知∠BAD=120°,对角线BD长为12.

(1)求菱形ABCD的周长;

(2)动点P从点A出发,沿A→B的方向,以每秒1个单位的速度向点B运动;在点P出发的同时,动点Q从点D出发,沿D→C→B的方向,以每秒2个单位的速度向点B运动.设运动时间为t(s).

①当PQ恰好被BD平分时,试求t的值;

②连接AQ,试求:在整个运动过程中,当t取怎样的值时,△APQ恰好是一个直角三角形?

【答案】(1)16;(2) ①;②见解析.

【解析】

(1)连接AC交BD于O,由菱形的性质得出AB=BC=CD=AD,AC⊥BD,∠BCD=∠BAD=120°,∠BCO=∠BCD=60°,OB=OD=BD=6,在Rt△BOC中,由三角函数求出BC=4,即可得出菱形ABCD的周长;
(2)①当点Q在CD边上时,设PQ交BD于M,则PM=QM,由平行线求出BP=DQ,根据题意得:AP=t,DQ=2t,则BP=4-t,得出4-t=2t,解方程即可;
当点Q在CB边上时,不存在;
②当点Q在CD边上时,若∠PAQ=90°,与平行线的性质得出∠AQD=∠PAQ=90°,则∠DAQ=30°,由直角三角形的性质得出DQ=AD=2,即2t=2,求出t的值即可;
若∠APQ=90°,作AN⊥CD于N,则∠PAN=90°,NQ=AP=t,由直角三角形的性质得出DN=AD=2,得出方程2t=2+t,解方程即可;
当点Q在CB边上时,证出∠BPQ=90°,即∠APQ=90°恒成立.得出当2≤t≤4时△APQ都为直角三角形;即可得出答案.

解:(1)连接AC交BD于O,如图1所示:


∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=AD,AC⊥BD,∠BCD=∠BAD=120°,∠BCO=∠BCD=60°,OB=OD=BD=6,
在Rt△BOC中,BC= ,
∴菱形ABCD的周长=4×4=16;
(2)①当点Q在CD边上时,
设PQ交BD于M,则PM=QM,
∵AB∥CD,
∴=1,
∴BP=DQ,
根据题意得:AP=t,DQ=2t,则BP=4-t,
∴4-t=2t,
解得:t=;
当点Q在CB边上时,不存在;
②当点Q在CD边上时,若∠PAQ=90°,如图2所示:


∵AB∥CD,
∴∠AQD=∠PAQ=90°,
∴∠DAQ=30°,
∴DQ=AD=2,
即2t=2,
解得:t=;
若∠APQ=90°,如图3所示:


作AN⊥CD于N,则∠PAN=90°,NQ=AP=t,
∴∠DAN=30°,
∴DN=AD=2,
∵DQ=DN+NQ,
∴2t=2+t,
解得:t=2;
当点Q在CB边上时,如图4所示:


根据题意得:AP=t,BP=4-t,CQ=2t-4,
∴BQ=4-(2t-4)=8-2t,
∴BP=BQ,
作QH⊥BP于H,
∵∠ABC=60°,
∴∠BQH=30°,
∴BH=BQ=4-t,
∴BP=BH,即H与P重合,
∴∠BPQ=90°,
即∠APQ=90°恒成立.
∴当2≤t≤4时△APQ都为直角三角形.
综上可得,当t=或2≤t≤4时,△APQ恰好为直角三角形.

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