题目内容
【题目】如图(1),在平行四边形ABCD中,AB=20, AD=30,∠ABC=60° ,点P从点D出发沿DC向点C匀速运动,速度为每秒3个单位长度; 同时,点Q从点B出发沿BA向点A匀速运动,速度为每秒2个单位长度.当点P停止运动时,点Q也随之停止运动. 过点P作PM⊥AD交AD于点M ,连接PQ,QM ,设运动的时间为t秒(
).
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(1)当QP⊥PM时,求t的值;
(2)如图(2)连接MC,是否存在t值 ,使得△PQM的面积是平行四边形ABCD面积的
? 若存在,求出对应的t值;若不存在, 请说明理由;
(3)如图(3),过点M作MN//AB交于点N,是否 存在t的值, 使得点P在线段MN的垂直平分线上? 若存在, 求出对应的t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)t=4;(2)t=6;(3)t=
.
【解析】
(1)证明四边形AQPD是平行四边形,得AQ=PD,然后列方程即可解决问题.
(2)作BG⊥DA交DA的延长线于G,过点Q作QK⊥PM于K,交BG于H,求出QK,PM,构建二次函数,然后过A作AI⊥BC于I,求出AI,得到平行四边形ABCD的面积,再利用面积关系建立方程即可得出结论;
(3)根据平行四边形的性质和等腰三角形的判定和性质证明NC=PC,求出NC=PC=DM=
,再根据PC+DP=CD列出方程即可解决问题.
解:(1)∵PM⊥AD,QP⊥PM,
∴PQ∥AD,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥CD,
∴四边形AQPD是平行四边形,
∴AQ=PD,
∴202t=3t,
∴t=4;
(2)如图,作BG⊥DA交DA的延长线于G,过点Q作QK⊥PM于K,交BG于H,则四边形GHKM是矩形,
在Rt△ABG中,∵∠G=90°,∠ABG=30°,AB=20,
∴AG=
AB=10,
在Rt△BHQ中,∵∠BHQ=90°,∠HBQ=30°,BQ=2t,
∴HQ=
BQ=t,
在Rt△PMD中,∵∠PMD=90°,∠DPM=30°,DP=3t,
∴MD=
DP=
t,PM=
,
∴QK=40
tt=
,
∴S△QPM=
PMQK=
×
×(
)=
,
过A作AI⊥BC于I,
在Rt△ABI中,AI=ABsin60°=20×
,
∴S四边形ABCD=BCAI=30×
,
∵△PQM的面积是ABCD面积的
,
∴
,整理得:t216t+60=0,
解得:t=6或t=10(舍去),
即t=6时,△PQM的面积是ABCD面积的
;
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(3)连接PN,
∵点P在线段MN的垂直平分线上,
∴PM=PN,
∴∠PMN=∠PNM,
∵AB∥MN,AM∥BN,
∴四边形ABNM是平行四边形,
∴∠AMN=∠MNC=∠B=60°,
∵∠PMD=90°,∠NMD=120°,
∴∠PMN=∠PNM=∠PNC=30°,
∵∠C=120°,
∴∠CPN=30°=∠PNC,
∴NC=PC=DM=
,
∵PC+DP=20,
∴
,
∴t=
,
即当t=
时,点P在线段MN的垂直平分线上.
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