Question

【題目】如圖，△ABC是等邊三角形，AB=4cm，CD⊥AB于點(diǎn)D，動(dòng)點(diǎn)P從點(diǎn)A出發(fā)，沿AC以2cm/s的速度向終點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)，當(dāng)點(diǎn)P出發(fā)后，過點(diǎn)P作PQ∥BC交折線AD﹣DC于點(diǎn)Q，以PQ為邊作等邊三角形PQR，設(shè)四邊形APRQ與△ACD重疊部分圖形的面積為S（cm2），點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t（s）．

（1）當(dāng)點(diǎn)Q在線段AD上時(shí)，用含t的代數(shù)式表示QR的長(zhǎng)；
（2）求點(diǎn)R運(yùn)動(dòng)的路程長(zhǎng)；
（3）當(dāng)點(diǎn)Q在線段AD上時(shí)，求S與t之間的函數(shù)關(guān)系式；
（4）直接寫出以點(diǎn)B，Q，R為頂點(diǎn)的三角形是直角三角形時(shí)t的值．

Answer 1

【答案】
（1）

解：如圖①，

∵△ABC是等邊三角形，

∴∠ACB=∠B=60°．

∵PQ∥BC，

∴∠APQ=∠ACB=60°，∠AQP=∠B=60°，

∴△APQ是等邊三角形．

∴PQ=AP=2t．

∵△PQR是等邊三角形，

∴QR=PQ=2t

（2）

解：過點(diǎn)A作AG⊥BC于點(diǎn)G，如圖②，

則點(diǎn)R運(yùn)動(dòng)的路程長(zhǎng)是AG+CG．

在Rt△AGC中，∠AGC=90°，sin60°= = ，cos60°= = ，AC=4，

∴AG=2 ，CG=2．

∴點(diǎn)R運(yùn)動(dòng)的路程長(zhǎng)2 +2

（3）

解：①當(dāng)0＜t≤ 時(shí)，如圖③，

S=S菱形APRQ=2×S正△APQ=2× ×（2t）2=2 t2；

②當(dāng) ＜t≤1時(shí)，如圖④

PE=PCsin∠PCE=（4﹣2t）× =2﹣t，

∴ER=PR﹣PE=2t﹣（2﹣t）=3t﹣2，

∴EF=ERtanR= （3t﹣2）

∴S=S菱形APRQ﹣S△REF

=2 t2﹣ （3t﹣2）2=﹣ t2+6 t﹣2

（4）

解：t= 或t=

提示：①當(dāng)∠QRB=90°時(shí)，如圖⑤，

cos∠RQB= = ，

∴QB=2QR=2QA，

∴AB=3QA=6t=4，

∴t= ；

②當(dāng)∠RQB=90°時(shí)，如圖⑥，

同理可得BC=3RC=3PC=3（4﹣2t）=4，

∴t=

【解析】（1）易證△APQ是等邊三角形，即可得到QR=PQ=AP=2t；（2）過點(diǎn)A作AG⊥BC于點(diǎn)G，如圖②，易得點(diǎn)R運(yùn)動(dòng)的路程長(zhǎng)是AG+CG，只需求出AG、CG就可解決問題；（3）四邊形APRQ與△ACD重疊部分圖形可能是菱形，也可能是五邊形，故需分情況討論，然后運(yùn)用割補(bǔ)法就可解決問題；（4）由于直角頂點(diǎn)不確定，故需分情況討論，只需分∠QRB=90°和∠RQB=90°兩種情況討論，即可解決問題．