题目内容

【题目】如图,在中,,点从点出发以每秒2个单位的速度沿向终点运动,过点作的垂线交折线于点,当点不和的顶点重合时,以为边作等边三角形,使点和点在直线的同侧,设点的运动时间为(秒).

(1)求等边三角形的边长(用含的代数式表示);

(2)当点落在的边上时,求的值;

(3)设与重合部分图形的面积为,求与的函数关系式;

(4)作直线,设点关于直线的对称点分别为,直接写出时的值.

【答案】(1);(2);(3);(4)的值为秒或秒.

【解析】

(1)分两种情况讨论:当点Q在线段AC上时,当点Q在线段BC上时,根据30度的直角三角形的性质或特殊的三角函数列式可得结论;

(2)根据PQ=PM,列出关于t的方程即可解答;

(3)分三种情况:①当时,Q在AC上,如图2,△PQM与△ABC重合部分图形是等边△PMQ,

②当时,Q在BC上,如图5,△PQM与△ABC重合部分图形是四边形PEDQ,

③当时,Q在BC上,如图4,△PQM与△ABC重合部分图形是等边△PMQ,

根据面积公式可得结论;

(4)分两种情况:

①当Q在AC上时,如图6,根据AC=AQ+CQ,列关于t的方程可得结论;

当Q在BC上时,如图7,根据CQ=Q'E=2PQ,列关于t的方程可得结论.

解:(1)由题意,得,在中,

∵,

∴,

∴,当点与点重合时,如图①,

∵,

∴,

∴,即,当点在边上时,如图②,

即

当点在边上时,如图③,即,

在中,

∵,,

∴;

(2)当点落在上时,如图④,,

∵,,

∴,

∵,

∴,

∵,

∴,

∴ ;

(3)分三种情况:①当时,点在上,如图②,与重合部分图形是等边,

∴;

②当时,点在上,如图⑤,与重合部分图形是四边形,

由(2)得,,

∴,

∵,,

∴,

∴,

∴

③当时,点在上,如图④,与重合部分图形是等边,

∴

综上所述,与的函数关系式为

(4)分两种情况:

①当点在上时,如图⑥,,延长、交于同一点,

∵,

∴,

∵,

∴,

∵,

∴,

∴,

由对称得:,

∴,中,,,

∵,

∴,

∵,

∴.

②当点在上时,如图⑦,当时,点在上,连接,并延长、交上同一点为,易得,

∴,由(2)知,

∴,由得,

解得,则时的值为秒或秒.

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