题目内容
20.(1)当点M落在BC上时,求线段PQ的长.
(2)当点C落在平行四边形PQMN的对角线上时,求t的值.
(3)设平行四边形PQMN与矩形ABCD重合部分面积为S,当点P在线段AE上运动时,求S与t的函数关系式.
(4)直接写出在点P、Q运动的过程中,整个图形中形成的三角形存在全等三角形时t的值(不添加任何辅助线).
分析 (1)如图1中,当点M在BC上时,只要证明AQ=QB即可解决问题.
(2)①当点C落在对角线PM上时,点P与点E重合,如图2中,此时,AP=3$\sqrt{2}$,由此解决问题.②当点C落在对角线NQ上时,如图3中,延长NM交AB的延长线于G,只要证明BC=2QB即可列出方程解决问题.
(3)分三种情形讨论①如图4中,当0<t≤$\frac{3}{2}$时,重叠部分是平行四边形PQMN.②如图5中,当$\frac{3}{2}$<t≤2时,重叠部分是五边形PQMGE.③如图6中,当2<t≤3时,重叠部分是五边形PQGCE,延长QP交CD于K.分别求解即可.
(4)分三种情形讨论即可)①如图7中,当点Q是AB中点时,△APQ≌△QMB.②如图8中,当点P与点E重合时,△APQ≌△AED.③如图9中,当△PEK≌△QGB时,分别求解即可.
解答 解:(1)如图1中,![]()
当点M在BC上时,∵PQ∥BN,AP=PN,
∴AQ=QB,∵AB=4,
∴AQ=2,AP=$\sqrt{2}$AQ=2$\sqrt{2}$.
(2)①当点C落在对角线PM上时,点P与点E重合,如图2中,![]()
此时,AP=3$\sqrt{2}$,
∴t=$\frac{3\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$=3,
②当点C落在对角线NQ上时,如图3中,延长NM交AB的延长线于G.![]()
∵BC∥NG,
∴$\frac{BC}{GN}$=$\frac{QB}{QG}$,
∴$\frac{QB}{BC}$=$\frac{QG}{GN}$=$\frac{1}{2}$,
∴3=2(4-t),
∴t=$\frac{5}{2}$,
综上所述当t=$\frac{5}{2}$或3s时,点C在行四边形PQMN的对角线上.
(3)①如图4中,当0<t≤$\frac{3}{2}$时,重叠部分是平行四边形PQMN,S=t2,![]()
②如图5中,当$\frac{3}{2}$<t≤2时,重叠部分是五边形PQMGE,![]()
S=S平行四边形PQMN-S△NGE=t2-$\frac{1}{2}$[$\frac{2\sqrt{2}t-3\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$]2=-t2+6t-$\frac{9}{2}$.
③如图6中,当2<t≤3时,重叠部分是五边形PQGCE,延长QP交CD于K.![]()
S=S矩形QBCK-S△KPE-S△QBG=3(4-t)-$\frac{1}{2}$($\frac{3\sqrt{2}-2\sqrt{2}t}{\sqrt{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(4-t)2=-t2+4t-$\frac{1}{2}$,
综上所述S=$\left\{\begin{array}{l}{{t}^{2}}&{(0<t≤\frac{3}{2})}\\{-{t}^{2}+6t-\frac{9}{2}}&{(\frac{3}{2}<t≤2)}\\{-{t}^{2}+4t-\frac{1}{2}}&{(2<t≤3)}\end{array}\right.$.
(4)①如图7中,当点Q是AB中点时,△APQ≌△QMB,此时t=2.![]()
②如图8中,当点P与点E重合时,△APQ≌△AED,此时t=3.![]()
③如图9中,当△PEK≌△QGB时,由EK=BQ得到,$\frac{\sqrt{2}t-3\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$=4-t,解得t=$\frac{7}{2}$,![]()
综上所述t=2s或3s或$\frac{7}{2}$s时,整个图形中形成的三角形存在全等三角形.
点评 本题考查四边形综合题、矩形的性质、等腰直角三角形的性质、平移变换、全等三角形的判定等知识,解题的关键是学会分类讨论,学会画好图形,学会利用分割法求面积,属于中考压轴题.
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