题目内容

15.在△ABC中,∠ACB=90°,AC=2$\sqrt{5}$,BC=4$\sqrt{5}$,D、E分别是边AB、BC的中点.点P从点C出发,沿线段CD方向以每秒1个单位长度的速度运动,当点P与点D不重合时,以EP、ED为邻边作平行四边形EDFP.设点P的运动时间为t(t≥0)(秒).
(1)线段AB的长为10.
(2)当∠DPF=∠PFD时,求t的值.
(3)当点P在线段CD上时,设平行四边形EDFP与△ABC重叠部分图形的面积为y(平方单位),求y与t之间的函数关系式.
(4)连结AF,当△AFD的面积与△PDE的面积相等时,直接写出t的值.

分析 (1)利用勾股定理得出AB的长;
(2)如图1,证明PE∥DB,由CE=EB,根据中位线的推论可得:PC=PD=$\frac{5}{2}$,则t=$\frac{5}{2}$;
(3)分两种情况:
①当0≤t≤$\frac{5}{2}$时,如图2,平行四边形EDFP与△ABC重叠部分图形的面积为平行四边形EDFP的面积,作PM⊥DE于点M,根据平行四边形的面积公式可得结论;
②当$\frac{5}{2}$<t<5时,如图3,同理得PH=$\frac{2\sqrt{5}}{5}$(5-t),根据y=S△PHD+S△PDE代入可得关系式;
(4)①当t=0时,△AFD的面积与△PDE的面积相等;
②如图4,当A、P、E三点共线时,根据等底等高的两个三角形相等得:△AFD的面积与△PDE的面积相等,根据三角形的中位线得出t的值.

解答 解:(1)△ABC中,
∵∠ACB=90°,AC=2$\sqrt{5}$,BC=4$\sqrt{5}$,
∴AB=$\sqrt{(2\sqrt{5})^{2}+(4\sqrt{5})^{2}}$=10;
故答案为:10;

(2)如图1中,∵四边形ABCD是平行四边形,
∴FP∥DE,PE∥DF,
∴∠DPF=∠PDE,
∵∠ACB=90°,AD=DB,
∴CD=DB=DA=5,
∵CE=EB,
∴DE⊥BC,∠CDE=∠EDB,
∵∠DPF=∠PFD,
∴∠PED=∠BDE,
∴PE∥DB,
∵CE=EB,
∴PC=PD=$\frac{5}{2}$,
∴t=$\frac{5}{2}$;

(3)①当0≤t≤$\frac{5}{2}$时,如图2,作PM⊥DE于点M,
由题意得:PC=t,则DP=5-t,
∵PM∥CE,
∴$\frac{PM}{CE}=\frac{DP}{DC}$,
∴$\frac{PM}{2\sqrt{5}}$=$\frac{5-t}{5}$,
∴PM=$\frac{2\sqrt{5}}{5}$(5-t),
∴y=DE•PM=$\sqrt{5}$$•\frac{2\sqrt{5}}{5}(5-t)$=-2t+10,
②当$\frac{5}{2}$<t<5时,如图3,
∵PH∥AC,
∴$\frac{PH}{AC}=\frac{DP}{CD}$,
∴$\frac{PH}{2\sqrt{5}}=\frac{5-t}{5}$,
∴PH=$\frac{2\sqrt{5}}{5}$(5-t),
∴y=S△PHD+S△PDE=$\frac{1}{2}$PH•PM+$\frac{1}{2}$(-2t+10)=$\frac{1}{2}$•$\frac{2\sqrt{5}}{5}$(5-t)•$\frac{2\sqrt{5}}{5}$(5-t)-t+5=$\frac{2}{5}{t}^{2}$-5t+15,
综上所述,y=$\left\{\begin{array}{l}{-2t+10(0≤t≤\frac{5}{2})}\\{\frac{2}{5}{t}^{2}-5t+15(\frac{5}{2}<t<5)}\end{array}\right.$;

(4)①当t=0时,△AFD的面积与△PDE的面积相等,
②如图4,当A、P、E三点共线时,
∵AE∥DF,
∴S△ADF=S△PDF=S△PED,
∵DE∥AC,
∴$\frac{DE}{AC}=\frac{PD}{PC}=\frac{1}{2}$,
∴PC=$\frac{2}{3}$CD=$\frac{10}{3}$,
∴t=$\frac{10}{3}$,
∴当t=0或t=$\frac{10}{3}$时,△AFD的面积与△PDE的面积相等.

点评 本题是四边形的综合题,考查了三角形的中位线定理、平行四边形的性质、平行线分线段成比例定理、动点运动问题及重叠部分图形的面积问题,有难度,本题还采用了分类讨论的思想,在计算重叠部分图形时,利用数形结合解决问题,对于第四问,熟练掌握等底等高的两个三角形相等是关键.

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