题目内容

【题目】如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=2cm,AB=4cm.点P从点A出发,沿AB以1cm/s的速度向终点B运动.当点P与点A、B不重合时,过点P作PQ⊥AB交射线AC于点Q,以AP,AQ为邻边向上作平行四边形APMQ.设点P的运动时间为x(s),解答下列问题.

(1)∠A=   °;

(2)当点M在BC上时,x的值为   ;

(3)设平行四边形APMQ与△ABC的重叠部分图形的面积为y(cm2),求y与x之间的函数关系式;

(4)整个运动过程中,直接写出△ABM为直角三角形时x的值.

【答案】(1)60;(2);(3);(4)或2

【解析】

(1)求出∠A的余弦值即可解决问题.

(2)利用平行线分线段成比例定理,构建方程求解即可.

(3)分三种情形:如图1中,当0<x≤时,重叠部分是平行四边形APMQ.如图3中,当<x≤1时,重叠部分是五边形APEFQ.如图4中,当1<x<4时,重叠部分是四边形APEC.分别求解即可解决问题.

(4)分两种情形:①当∠AMB=90°,利用相似三角形的性质构建方程求解.②当∠ABM=90°时,利用三角形的中位线定理求解即可.

(1)如图中,

在Rt△ABC中,∵∠ACB=90°,AC=2cm,AB=4cm,

∴cosA=,

∴∠A=60°,

故答案为:60.

(2)如图2中,当点M落在BC上时,

由题意知,PA=xcm,

∵四边形APMQ是平行四边形,

∴PM=AQ=2AP=2x,

∵PM∥AC,

∴,

∴,

∴x=.

故答案为:.

(3)如图1中,当0<x≤时,重叠部分是平行四边形APMQ,

在Rt△APQ中,∵∠AQP=30°,AP=x,

∴AQ=2x,PQ=x,

∴y=SAPMQ=AP×PQ=x2.

如图3中,当<x≤1时,重叠部分是五边形APEFQ,AP=x,

∴AQ=PM=2x,PB=4﹣x,

∴PE=(4﹣x).

∴EM=PM﹣PE=2x﹣(4﹣x)=x﹣2,

∴EF=(x﹣2).

∴y=SAPMQ﹣S△EFM=x2﹣×(x﹣2)2=﹣x2+5x﹣2.

如图4中,当1<x<4时,重叠部分是四边形APEB,AP=x,

∴AQ=2x,BP=4﹣x,

∴PE=(4﹣x).

∴BE=(4﹣x),

∴CE=2﹣(4﹣x)=x.

∴y=S四边形ACEP=(PE+AC)CE= [(4﹣x)+2]×x=﹣x2+x.

综上所述,y=.

(4)如图5中,当∠AMB=90°时,设PQ交AM于F,

∵∠PAF=∠BAM,∠APF=∠AMB=90°,

∴△APF∽△AMB,

∴,

∵PA=x,PQ=x,PF=FQ=x,

∴AF=x,

∵四边形APMQ是平行四边形,

∴AM=2AF=x,

∴,

∴x=,(舍去).

如图6中,当∠ABM=90°时,设AM交PQ于F.

∵∠APF=∠ABM=90°,

∴PF∥BM,

∵AF=FM,

∴AP=PB=2,

∴x=2,

综上所述,满足条件的x的值为或2.

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