题目内容
3.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=12,D、E分别为边AB、AC的中点,连结DE.点P从点A出发,沿折线AE-ED运动,到点D停止.点P在折线AE-ED上以每秒1个单位的速度运动.过点P作PQ⊥BC于点Q,以PQ为边在PQ右侧作正方形PQMN,使点M落在线段BC上.设点P的运动时间为t秒(t>0).(1)当正方形PQMN的顶点N落在AB边上时,求t的值;
(2)连结BE,设正方形PQMN与△BED重叠部分图形的面积为S,请直接写出当3≤t≤9时,S与t之间的函数关系式和相应的自变量t的取值范围;
(3)当正方形PQMN的顶点P运动到与点E重合时,将正方形PQMN绕点Q逆时针旋转60°得正方形P1QM1N1,问在直线DE与直线AC上是否存在点G和点H,使△GHP1是等腰直角三角形?若存在,请求出EG的长;若不存在,请说明理由(备用图可用于探究).
分析 (1)分两种情形,①当点P在AE上时,如图1中,由△APN∽△ACB可以解决问题,②当点P在ED上时,PN=3,如图2中求出AE+EP即可、
(2)①如图3中,当3≤t≤6时,重叠部分图形为四边形PGKN,如图4中,②如图4中,当6<t≤9,重叠部分是五边形PGKHD,分别求出即可.
(3)分三种切线讨论即可①当∠P1GH=90°,②当∠P1HG=90°,③当∠GP1H=90°时.
解答 解:(1)①当点P在AE上时,如图1中,![]()
∵PN∥BC,
∴△APN∽△ACB,
∴$\frac{AP}{AC}$=$\frac{PN}{BC}$,
∴$\frac{t}{6}$=$\frac{6-t}{12}$,
∴t=2;
②当点P在ED上时,PN=3,如图2,![]()
∴AE+EP=3+(6-3)=6,
∴t=6;
综上可得t的值为2或6时,正方形PQMN的顶点N落在AB边上;
(2)如图3中,当3≤t≤6时,重叠部分图形为四边形PGKN,![]()
∵GQ∥EC,
∴$\frac{GQ}{EC}$=$\frac{BQ}{BC}$,
∴$\frac{GQ}{3}$=$\frac{15-t}{12}$,
∴QG=$\frac{1}{4}$(15-t),PG=3-GQ=$\frac{t-3}{4}$,同理可知NK=$\frac{t}{4}$,
∴S=$\frac{1}{2}$[$\frac{1}{4}$(t-3)+$\frac{1}{4}$t]•3=$\frac{3}{4}$t-$\frac{9}{8}$.
如图4中,当6<t≤9,重叠部分是五边形PGKHD,![]()
S=S四边形PGHN-S△DNH=-$\frac{1}{4}t$2+$\frac{15}{4}$t-$\frac{81}{8}$.
综上所述,S=$\left\{\begin{array}{l}{\frac{3}{4}t-\frac{9}{8}}&{(3≤t≤6)}\\{-\frac{1}{4}{t}^{2}+\frac{15}{4}t-\frac{81}{8}}&{(6<t≤9)}\end{array}\right.$.
(3)存在.理由如下:
过P1作P1S⊥AC于S,P1R⊥DE于R,
∵∠P1QS=60°,P1Q=3,
∴P1S=RE=$\frac{3\sqrt{3}}{2}$,QS=$\frac{3}{2}$,
∴P1R=SE=$\frac{3}{2}$.8分
①当∠P1GH=90°时,如图5中,![]()
![]()
可证△P1RG≌△GEH,
则EG=P1R=$\frac{3}{2}$;如图6中,同理可得EG=P1R=$\frac{3}{2}$.
②当∠P1HG=90°时,如图7中,![]()
可证△P1SH≌△HEG,
∴EH=P1S=$\frac{3\sqrt{3}}{2}$,EG=SH,
∴EG=EH+SE=$\frac{3\sqrt{3}}{2}$+$\frac{3}{2}$,
或如图8中,EG=EH-SE=$\frac{3\sqrt{3}}{2}$-$\frac{3}{2}$;![]()
③当∠GP1H=90°时,
∵P1S≠P1R,∴△P1SH与△P1RG不可能全等.
∴P1H≠P1G,∴不成立.
综上,EG的长为$\frac{3}{2}$或$\frac{3\sqrt{3}}{2}$+$\frac{3}{2}$或$\frac{3\sqrt{3}}{2}$-$\frac{3}{2}$.
点评 本题考查相似形综合题、正方形的性质、等腰直角三角形的性质、全等三角形的判定和性质、平行线的性质等知识,解题的关键是学会正确画出图形,学会利用分割法求面积,学会分类讨论注意不能漏解,属于中考压轴题.
| A. | x>2 | B. | x>-2 | C. | -2<x<2 | D. | x<-2或 x>2 |