题目内容

【题目】如图1,在矩形ABCD中,AD=3,DC=4,动点P在线段DC上以每秒1个单位的速度从点D向点C运动,过点P作PQ∥AC交AD于Q,将△PDQ沿PQ翻折得到△PQE. 设点P的运动时间为t(s).

(1)当点E落在边AB上时,t的值为 ;

(2)设△PQE与△ADC重叠部分的面积为s,求s与t的函数关系式;

(3)如图2,以PE为直径作⊙O.当⊙O与AC边相切时,求CP的长.

【答案】(1)(2)s=(当0<t≤2),s=(2<t≤4)(3)

【解析】分析:(1)过P作PF⊥BA于F,由∠QPD=∠ACD,得到∠QPD和∠ACD的三角函数相等,得到QD=,PQ=,EQ=QD=,AQ=.在△EFP中,由勾股定理得到EF=,由同角的余角相等,得到∠FEP=∠EQA,得到cos∠FEP=cos∠EQA,即,解方程即可得到结论;

(2)当E刚好在CA上时,如图3,由平行线的性质和折叠的性质得到∠1=∠4=∠2=∠3,得到PC=PE=PD=t,即2t=4,解方程即可.然后分两种情况讨论:

①当时, S=S△EPQ=S△PDQ即可得到结论;

②当时,如图4,由(2)可知,PM=PC=4-t,得到EM=t-(4-t)=2t-4,由相似三角形的性质得到 ,由 S=即可得到结论.

(3)如图,设切点为H,作PG⊥AC于G,连接HO并延长交PQ于F.设CP=5x,则PG=3x,PD=PE=4-5x,由OF= OP, 得到HF=OH+OF=( 4-5x ) ,从而得到( 4-5x )=3x,求出x的值 ,由CP=5x即可得到结论.

详解:(1)过P作PF⊥BA于F.在△ADC中,sin∠ACD=,cos∠ACD=.∵PQ∥CA,∴∠QPD=∠ACD,tan∠ACD=.∵PD=PE=t,∴QD=,PQ=,∴EQ=QD=,AQ=.在△EFP中,∵PF=3,PE=t,∴EF=.∵∠PEQ=90°,∴∠FEP+∠EPF=90°,∠AEQ+∠EQA=90°,∴∠FEP=∠EQA,∴cos∠FEP=cos∠EQA,∴,解得:t=;

(2)当E刚好在CA上时,如图3.∵PQ∥CA,∴∠1=∠4,∠2=∠3.∵∠3=∠4,∴∠1=∠2,∴PC=PE.∵PE=PD=t,∴PC=PD=t,∴2t=4,解得:t=2.

①当时,如图1,S=S△EPQ=S△PDQ=PDQD==;

②当时,如图4,由(2)可知,PM=PC=4-t,∴EM=t-(4-t)=2t-4.∵AC∥PQ,∴△EMN∽△EPQ,∴ .∵S△EPQ=S△PDQ=PDQD==,∴ ,∴S==-=.

综上所述:S=

(3)如图,设切点为H,作PG⊥AC于G,连接HO并延长交PQ于F.

设CP=5x,则PG=3x,PD=PE=4-5x,

∵OF= OP, ∴HF=OH+OF=OP+OF= OP= PD=( 4-5x )

∴( 4-5x )=3x,解得:x= ,∴CP=5x=.

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