Question

（2008•臺(tái)州）如圖，在矩形ABCD中，AB=9，AD=3，點(diǎn)P是邊BC上的動(dòng)點(diǎn)（點(diǎn)P不與點(diǎn)B，點(diǎn)C重合），過點(diǎn)P作直線PQ∥BD，交CD邊于Q點(diǎn)，再把△PQC沿著動(dòng)直線PQ對(duì)折，點(diǎn)C的對(duì)應(yīng)點(diǎn)是R點(diǎn)，設(shè)CP的長(zhǎng)度為x，△PQR與矩形ABCD重疊部分的面積為y．

（1）求∠CQP的度數(shù)；
（2）當(dāng)x取何值時(shí)，點(diǎn)R落在矩形ABCD的AB邊上；
（3）①求y與x之間的函數(shù)關(guān)系式；
②當(dāng)x取何值時(shí)，重疊部分的面積等于矩形面積的．

Answer 1

【答案】分析：（1）由于PQ與BD平行，∠CQP=∠CDB，因此只需求出∠CDB的度數(shù)即可．可在直角三角形ABD中，根據(jù)AB，AD的長(zhǎng)求出∠ABD的度數(shù)，由∠CQP=∠CDB=∠ABD即可得出∠CQP的度數(shù)；
（2）當(dāng)R在AB上時(shí)，三角形PBR為直角三角形，且∠BPR=60°（可由（1）的結(jié)論得出），根據(jù)折疊的性質(zhì)PR=CP=x，然后用x表示出BP的長(zhǎng)，在直角三角形可根據(jù)∠RPB的余弦值得出關(guān)于x的方程即可求出x的值；
（3）①要分兩種情況進(jìn)行討論：
一、當(dāng)R在AB或矩形ABCD的內(nèi)部時(shí)，重合部分是三角形PQR，那么重合部分的面積可通過求三角形CQP的面積來(lái)得出，在直角三角形CQP中，已知了∠CQP的度數(shù)，可用CP即x的值表示出CQ的長(zhǎng)，然后根據(jù)三角形的面積計(jì)算公式可得出y，x的函數(shù)關(guān)系式；
二、當(dāng)R在矩形ABCD的外部時(shí)，重合部分是個(gè)四邊形的面積，如果設(shè)RQ，RP與AB的交點(diǎn)分別為E、F，那么重合部分就是四邊形EFPQ，它的面積=△CQR的面積-△REF的面積．△CQR的面積在一已經(jīng)得出，關(guān)鍵是求△REF的面積，首先要求出的是兩條直角邊RE，RF的表達(dá)式，可在直角三角形PBF中用一的方法求PF的長(zhǎng)，即可通過RP-PF得出RF的長(zhǎng)；在直角三角形REF中，∠RFE=∠PFB=30°，可用其正切值表示出RE的長(zhǎng)，然后可通過三角形的面積計(jì)算公式得出三角形REF的面積．進(jìn)而得出S與x的函數(shù)關(guān)系式；
②可將矩形的面積代入①的函數(shù)式中，求出x的值，然后根據(jù)自變量的取值范圍來(lái)判定求出的x的值是否符合題意．
解答：解：（1）如圖，∵四邊形ABCD是矩形，
∴AB=CD，AD=BC．
又AB=9，AD=3，∠C=90°，
∴CD=9，BC=．
∴tan∠CDB=，
∴∠CDB=30°．
∵PQ∥BD，
∴∠CQP=∠CDB=30°；

（2）如圖1，由軸對(duì)稱的性質(zhì)可知，△RPQ≌△CPQ，
∴∠RPQ=∠CPQ，RP=CP．
由（1）知∠CQP=30°，
∴∠RPQ=∠CPQ=60°，
∴∠RPB=60°，
∴RP=2BP．
∵CP=x，
∴PR=x，PB=-x．
在△RPB中，根據(jù)題意得：2（-x）=x，
解這個(gè)方程得：x=2；

（3）①當(dāng)點(diǎn)R在矩形ABCD的內(nèi)部或AB邊上時(shí)，
，，
∵△RPQ≌△CPQ，
∴當(dāng)0＜x≤時(shí)，
當(dāng)R在矩形ABCD的外部時(shí)（如圖2），，
在Rt△PFB中，
∵∠RPB=60°，
∴PF=2BP=2（-x），
又∵RP=CP=x，
∴RF=RP-PF=3x-6，
在Rt△ERF中，
∵∠EFR=∠PFB=30°，
∴ER=x-6．
∴S_△ERF=ER×FR=x²-18x+18，
∵y=S_△RPQ-S_△ERF，
∴當(dāng)時(shí)，y=x²+18x-18．
綜上所述，y與x之間的函數(shù)解析式是：．
②矩形面積=，
當(dāng)時(shí)，函數(shù)隨自變量的增大而增大，
所以y的最大值是，而矩形面積的的值=，
而，所以，當(dāng)時(shí)，y的值不可能是矩形面積的；
當(dāng)時(shí)，根據(jù)題意，得：，
解這個(gè)方程，得，
因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czsx/web/STSource/20131021231454982409160/SYS201310212314549824091027_DA/33.png">，
所以不合題意，舍去．
所以．
綜上所述，當(dāng)時(shí)，△PQR與矩形ABCD重疊部分的面積等于矩形面積的．
點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合了矩形的性質(zhì)以及折疊的性質(zhì)考查了二次函數(shù)的綜合應(yīng)用，要注意的是（3）中要根據(jù)R點(diǎn)的不同位置進(jìn)行分類討論，不要漏解．