如圖,菱形ABCD的邊長(zhǎng)為8cm,∠B=60°,P、Q同時(shí)從A點(diǎn)出發(fā),點(diǎn)P以1cm/秒的速度沿A→C→B的方向運(yùn)動(dòng),點(diǎn)Q以2cm/秒的速度沿A→B→C→D的方向運(yùn)動(dòng).當(dāng)點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí),P、Q兩點(diǎn)同時(shí)停止運(yùn)動(dòng).設(shè)P、Q運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為x秒,△APQ與△ABC重疊部分的面積為ycm2(規(guī)定:點(diǎn)和線段是面積為0的三角形).
(1)當(dāng)x=
8
8
秒時(shí),P和Q相遇;
(2)當(dāng)x=
(12-4
3
(12-4
3
秒時(shí),△APQ是等腰直角三角形;
(3)當(dāng)x=
32
3
32
3
秒時(shí),△APQ是等邊三角形;
(4)求y關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式,并求y的最大值.
分析:(1)菱形ABCD的邊長(zhǎng)為8cm,∠B=60°,則易證△ABC是等邊三角形,且邊長(zhǎng)是8cm.由點(diǎn)P、Q從出發(fā)到相遇,則兩人所走的路程的和是24cm.設(shè)從出發(fā)到相遇所用的時(shí)間是x秒,據(jù)此列方程,求解即可;
(2)當(dāng)P在AC上,Q在AB上時(shí),由于∠PAQ=60°,則△APQ一定不是等腰直角三角形;當(dāng)P在AC上,Q在BC上時(shí),若△APQ是等腰直角三角形,由于∠PAQ<60°,即△APQ中A點(diǎn)不能為直角頂點(diǎn),如果∠PQA=90°,則∠PAQ=45°,∠QAB=15°,而∠B=60°,所以∠CQA=75°<∠PQA,不合題意,即△APQ中Q點(diǎn)不能為直角頂點(diǎn),所以只能∠APQ=90°,AP=PQ,根據(jù)這個(gè)相等關(guān)系,就可以得到一個(gè)關(guān)于x的方程,就可以得到x的值;當(dāng)P在BC上,Q在CD上時(shí),△APQ一定不是等腰直角三角形;
(3)當(dāng)P在AC上,Q在AB上時(shí),AP≠AQ,則△APQ一定不是等邊三角形;當(dāng)P在AC上,Q在BC上時(shí),∠PAQ<60°,則△APQ一定不是等邊三角形;當(dāng)P在BC上,Q在CD上時(shí),若△APQ是等邊三角形,則易證△ADQ≌△ACP,得出CP=DQ,根據(jù)這個(gè)相等關(guān)系,就可以得到一個(gè)關(guān)于x的方程,解方程即可求出x的值;
(4)求y與x之間的函數(shù)關(guān)系式,應(yīng)根據(jù)0≤x≤4和4<x≤8以及8<x≤12三種情況進(jìn)行討論.把x當(dāng)作已知數(shù)值,就可以求出y,即可得到函數(shù)的解析式.
解答:解:(1)∵四邊形ABCD是菱形,
∴AB=BC=8cm,
又∵∠B=60°,
∴△ABC是等邊三角形.
設(shè)點(diǎn)P,Q從出發(fā)到相遇所用的時(shí)間是x秒.
根據(jù)題意,得x+2x=24,
解得x=8秒.
即當(dāng)x=8秒時(shí),P和Q相遇;

(2)若△APQ是等腰直角三角形,則此時(shí)點(diǎn)P在AC上,點(diǎn)Q在BC上,如圖.
∵△APQ是等腰直角三角形,∴∠APQ=90°,∴∠CPQ=90°.
∵AP=x,∴CP=AC-AP=8-x.
在△CPQ中,∵∠CPQ=90°,∠PCQ=60°,∴∠CQP=30°,
∴PQ=
3
CP=
3
(8-x).
∵△APQ是等腰直角三角形,∠APQ=90°,∴AP=PQ,
即x=
3
(8-x),
解得x=12-4
3

故當(dāng)x=(12-4
3
)秒時(shí),△APQ是等腰直角三角形;

(3)若△APQ是等邊三角形,則此時(shí)點(diǎn)P在BC上,點(diǎn)Q在CD上,如圖.
且△ADQ≌△ACP,則CP=DQ,
即x-8=24-2x,解得x=
32
3

故當(dāng)x=
32
3
秒時(shí),△APQ是等邊三角形;

(4)分三種情況討論:
①當(dāng)0≤x≤4時(shí),
y=S△AP1Q1=
1
2
AP1×AQ1×sin60°=
1
2
x•2x×
3
2
=
3
2
x2,
根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì),可知當(dāng)x=4時(shí),y有最大值
3
2
×16=8
3
;
②當(dāng)4<x≤8時(shí),
y=S△AP2Q2=
1
2
AP2×CQ2sin60°
=
1
2
x(16-2x)×
3
2
=-
3
2
x2+4
3
x,
根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì),可知當(dāng)4<x≤8時(shí),y無(wú)最大值;
③當(dāng)8<x≤12時(shí),設(shè)P3Q3與AC交于點(diǎn)O.
過Q3作Q3E∥CB,則△CQ3E為等邊三角形.
∴Q3E=CE=CQ3=2x-16.
∵Q3E∥CB,
∴△COP3∽△EOQ3
∴OC:OE=CP3:EQ3=(x-8):(2x-16)=1:2,
∴OC=
1
3
CE=
1
3
(2x-16).
∴y=S△AOP3=S△ACP3-S△COP3=
1
2
CP3×ACsin60°-
1
2
OC×CP3sin60°
=
1
2
(x-8)×8×
3
2
-
1
2
×
1
3
(2x-16)(x-8)×
3
2
=-
3
6
x2+
14
3
3
x-
80
3
3

根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì),可知當(dāng)x=12時(shí),y有最大值-
3
6
×122+
14
3
3
×12-
80
3
3
=
16
3
3

綜上可知,當(dāng)x=4時(shí),y有最大值
3
2
×16=8
3

故答案為8,(12-4
3
),
32
3
點(diǎn)評(píng):本題借助動(dòng)點(diǎn)問題考查了菱形的性質(zhì),等邊三角形的性質(zhì),等腰直角三角形的性質(zhì),相似三角形的判定與性質(zhì),三角形的面積,求函數(shù)的解析式及最值,綜合性較強(qiáng),難度較大.注意運(yùn)用分類討論及數(shù)形結(jié)合的思想是解決本題的關(guān)鍵.
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A、sinα=
4
5
B、cosα=
3
5
C、tanα=
4
3
D、tanα=
3
4

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如圖,菱形ABCD的邊長(zhǎng)為6且∠DAB=60°,以點(diǎn)A為原點(diǎn)、邊AB所在的直線為x軸且頂點(diǎn)D在第一象限建立平面直角坐標(biāo)系.動(dòng)點(diǎn)P從點(diǎn)D出發(fā)沿折線DCB向終點(diǎn)B以2單位/每秒的速度運(yùn)動(dòng),同時(shí)動(dòng)點(diǎn)Q從點(diǎn)A出發(fā)沿x軸負(fù)半軸以1單位/秒的速度運(yùn)動(dòng),當(dāng)點(diǎn)P到達(dá)終點(diǎn)時(shí)停止運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,直線PQ交邊AD于點(diǎn)E.
(1)求出經(jīng)過A、D、C三點(diǎn)的拋物線解析式;
(2)是否存在時(shí)刻t使得PQ⊥DB,若存在請(qǐng)求出t值,若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由;
(3)設(shè)AE長(zhǎng)為y,試求y與t之間的函數(shù)關(guān)系式;
(4)若F、G為DC邊上兩點(diǎn),且點(diǎn)DF=FG=1,試在對(duì)角線DB上找一點(diǎn)M、拋物線ADC對(duì)稱軸上找一點(diǎn)N,使得四邊形FMNG周長(zhǎng)最小并求出周長(zhǎng)最小值.

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科目:初中數(shù)學(xué) 來(lái)源: 題型:

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