题目内容

如图,在直角坐标系xOy中,△ABC的顶点坐标为A(-8,0),B(3,0),C(0,4).动点P从点A出发,沿着AB以每秒1个单位长度的速度向终点B运动;动点Q从点B出发,沿着射线BC,以每秒1个单位长度的速度运动,当点P到达B时,点Q也停止运动.P,Q两点同时开始运动,设运动时间为t秒.
(1)求线段BC的长度;
(2)当△APQ为等腰三角形时,求t的值;
(3)设△APQ的外接圆的圆心为M,当点C在⊙M上时,请求出t的值.
考点:圆的综合题,等腰三角形的性质,勾股定理,圆周角定理,相似三角形的判定与性质
专题:综合题,分类讨论
分析:(1)在Rt△BOC中运用勾股定理就可求出BC的长;
(2)由于等腰△APQ的腰没有确定,因此需分三种情况(①PA=PQ,②QA=QP,③AP=AQ)讨论,作QH⊥x轴,垂足为H,然后利用等腰三角形的性质及勾股定理建立关于t的方程,就可解决问题;
(3)根据圆周角定理可得∠PQC=∠PAC,从而证到△BAC∽△BQP,然后利用相似三角形的性质得到关于t的方程,就可解决问题.
解答:解:(1)∵B(3,0),C(0,4),
∴OB=3,OC=4.
在Rt△BOC中,
∵∠BOC=90°,
∴BC=
OB2+OC2
=5.

(2)①当PA=PQ时,作QH⊥x轴,垂足为H,如图1,

由题可得:PQ=PA=BQ=t.
∵A(-8,0),B(3,0),
∴OA=8,OB=3,∴AB=11.
∵sin∠HBQ=
QH
BQ
=
OC
BC
=
4
5
,cos∠HBQ=
BH
BQ
=
OB
BC
=
3
5
,
∴QH=
4
5
t,BH=
3
5
t.
∴PH=
.
11-t-
3
5
t
.
=
.
11-
8
5
t
.
.
在Rt△PHQ中,
∵QH2+PH2=PQ2,
∴(
4
5
t)2+(11-
8
5
t)2=t2
.
解得:t1=5,t2=11.
②当QP=QA时,作QH⊥x轴,垂足为H,如图2,

则AH=PH=
1
2
AP=
1
2
t,BH=11-
1
2
t
.
又∵BH=
3
5
t(已证),
∴
3
5
t=11-
1
2
t
.
解得:t=10.
③当AP=AQ时,作QH⊥x轴,垂足为H,如图3,

则有AQ=AP=t.
在Rt△AHQ中,
∵QH2+AH2=AQ2,QH=
4
5
t,AH=11-
3
5
t,AQ=t,
∴(
4
5
t)2+(11-
3
5
t)2=t2.
解得:t=
55
6
.
终上所述:当△APQ为等腰三角形时,t的值为5、11、10、
55
6
.

(3)当点C在⊙M上时,如图4.

则有∠PQC=∠PAC.
∵∠PBQ=∠CBA,∠PQB=∠CAB,
∴△BAC∽△BQP,
∴
BA
BQ
=
BC
BP
.
∴BA•BP=BC•BQ.
∵BA=11,BP=11-t,BC=5,BQ=t,
∴11(11-t)=5t.
解得:t=
121
16
.
∴当点C在⊙M上时,t的值为
121
16
.
点评:本题考查了圆周角定理、等腰三角形的性质、相似三角形的判定与性质、锐角三角函数、勾股定理等知识,还考查了分类讨论的数学思想,有一定的综合性.
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