Question

如图，在Rt△ABC中，∠C=90°，AB=10cm，AC：BC=4：3，点P从点A出发沿AB方向向点B运动，速度为1cm/s，同时点Q从点B出发沿B→C→A方向向点A运动，速度为2cm/s，当一个运动点到达终点时，另一个运动点也随之停止运动．
（1）求AC、BC的长；
（2）设点P的运动时间为x（秒），△PBQ的面积为y（cm²），当△PBQ存在时，求y与x的函数关系式，并写出自变量x的取值范围；
（3）当点Q在CA上运动，使PQ⊥AB时，以点B、P、Q为定点的三角形与△ABC是否相似，请说明理由；
（4）当x=5秒时，在直线PQ上是否存在一点M，使△BCM得周长最小？若存在，求出最小周长；若不存在，请说明理由．

Answer 1

分析：（1）由在Rt△ABC中，∠C=90°，AB=10cm，AC：BC=4：3，设AC=4y，BC=3y，由勾股定理即可求得AC、BC的长；
（2）分别从当点Q在边BC上运动时，过点Q作QH⊥AB于H与当点Q在边CA上运动时，过点Q作QH′⊥AB于H′去分析，首先过点Q作AB的垂线，利用相似三角形的性质即可求得△PBQ的底与高，则可求得y与x的函数关系式；
（3）由PQ⊥AB，可得△APQ∽△ACB，由相似三角形的对应边成比例，求得△PBQ各边的长，根据相似三角形的判定，即可得以点B、P、Q为定点的三角形与△ABC不相似；
（4）由x=5秒，求得AQ与AP的长，可得PQ是△ABC的中位线，即可得PQ是AC的垂直平分线，可得当M与P重合时△BCM得周长最小，则可求得最小周长的值．

解答：解：（1）设AC=4ycm，BC=3ycm，
在Rt△ABC中，AC²+BC²=AB²，
即：（4y）²+（3y）²=10²，
解得：y=2，
∴AC=8cm，BC=6cm；

（2）①当点Q在边BC上运动时，过点Q作QH⊥AB于H，
∵AP=xcm，
∴BP=（10-x）cm，BQ=2xcm，
∵△QHB∽△ACB，
∴

QH

AC

=

QB

AB

，
∴QH=

8

5

xcm，
y=

1

2

BP•QH=

1

2

（10-x）•

8

5

x=-

4

5

x²+8x（0＜x≤3），
②当点Q在边CA上运动时，过点Q作QH′⊥AB于H′，
∵AP=xcm，
∴BP=（10-x）cm，AQ=（14-2x）cm，
∵△AQH′∽△ABC，
∴

AQ

AB

=

QH′

BC

，
即：

14-2x

10

=

QH′

6

，
解得：QH′=

3

5

（14-2x）cm，
∴y=

1

2

PB•QH′=

1

2

（10-x）•

3

5

（14-2x）=

3

5

x²-

51

5

x+42（3＜x＜7）；
∴y与x的函数关系式为：y=

- 4 5 x2+8x      (0＜x≤3) 3 5 x2- 51 5 x+42   (3＜ x＜7)

；

（3）不相似．
理由：∵AP=xcm，AQ=（14-2x）cm，
∵PQ⊥AB，
∴△APQ∽△ACB，
∴

AP

AC

=

AQ

AB

=

PQ

BC

，
即：

x

8

=

14-2x

10

=

PQ

6

，
解得：x=

56

13

，PQ=

42

13

，
∴PB=10-x=

74

13

cm，
∴

PQ

PB

=

42 13

74 13

=

21

37

≠

BC

AB

，
∴当点Q在CA上运动，使PQ⊥AB时，以点B、P、Q为定点的三角形与△ABC不相似；

（4）存在．
理由：∵AQ=14-2x=14-10=4cm，AP=x=5cm，
∵AC=8cm，AB=10cm，
∴PQ是△ABC的中位线，
∴PQ∥BC，
∴PQ⊥AC，
∴PQ是AC的垂直平分线，
∴PC=AP=5cm，
∵AP=CP，
∴AP+BP=AB，
∴AM+BM=AB，
∴当点M与P重合时，△BCM的周长最小，
∴△BCM的周长为：MB+BC+MC=PB+BC+PC=5+6+5=16cm．
∴△BCM的周长最小值为16cm．

点评：本题考查了相似三角形的判定与性质，勾股定理，以及最短距离问题．此题综合性很强，难度较大，解题的关键是方程思想与数形结合思想的应用．