Question

【題目】如圖，在Rt△ABC中，∠C=90°，AC=4cm，BC=3cm，動點M、N從點C同時出發，均以每秒1cm的速度分別沿CA、CB向終點A、B移動，同時動點P從點B出發，以每秒2cm的速度沿BA向終點A移動，連接PM，PN，MN，設移動時間為t（單位：秒，0＜t＜2.5）．

（1）當時間為t秒時，點P到BC的距離為 cm．

（2）當t為何值時，以A，P，M為頂點的三角形與△ABC相似？

（3）是否存在某一時刻t，使四邊形APNC的面積S有最小值？若存在，求S的最小值；若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】（1）；（2）.(3) 當t=時，四邊形APNC的面積S有最小值，其最小值是．

【解析】

試題分析：（1）先根據勾股定理求出AB的長，過點P作PH⊥BC于點H，構造平行線PH∥AC，由平行線分線段成比例求得以t表示的PH的值；

（2）分類討論：△AMP∽△ABC和△APM∽△ABC兩種情況．利用相似三角形的對應邊成比例來求t的值；

（3）根據“S=S△ABC-S△BPH”列出S與t的關系式S=（t-）2+（0＜t＜2.5），則由二次函數最值的求法即可得到S的最小值．

試題解析：（1）∵在Rt△ABC中，∠C=90°，AC=4cm，BC=3cm，

∴AB=5cm，

過P作PH⊥BC于H，則∠PHB=∠C=90°，

∵∠B=∠B，

∴△BPH∽△BAC，

∴

∴，

解得：PH=（cm），

（2）以A，P，M為頂點的三角形與△ABC相似，分兩種情況：

①當△AMP∽△ABC時，，即，

解得t=；

②當△APM∽△ABC時，，即，

解得t=0（不合題意，舍去）；

綜上所述，當t=秒時，以A、P、M為頂點的三角形與△ABC相似；

（3）存在某一時刻t，使四邊形APNC的面積S有最小值．理由如下：

假設存在某一時刻t，使四邊形APNC的面積S有最小值．

如圖，∵由（1）知：PH=，

∴S=S△ABC-S△BPN，

=×3×4-×（3-t）t，

=（t-）2+（0＜t＜2.5）．

∵＞0，

∴S有最小值．

當t=時，S最小值=．

答：當t=時，四邊形APNC的面積S有最小值，其最小值是．