Question

如圖，菱形ABCD的邊長為30cm，∠A=120°．點P沿折線A-B-C-D運動，速度為1cm/s；點Q沿折線A-D-C-B運動，速度為1.5cm/s．當一點到達終點時，另一點也隨即停止運動．若點P、Q同時從點A出發(fā)，運動時間為t s．
（1）設△APQ面積為s cm²，求s與t的函數(shù)關系式，并寫出自變量t的取值范圍；
（2）當△APQ為等腰三角形時，直接寫出t的值．

Answer 1

【答案】分析：（1）作菱形ABCD的高線AH；利用菱形的性質(zhì)、特殊角的三角函數(shù)值求得AH=15；需要對點P、Q的位置進行分類討論：①當點P、Q分別位于AB、AD邊上時；②當點P、Q分別位于AB、CD邊上時；③當點P、Q分別位于BC、CD邊上時；④當點P、Q都在BC邊上時（BP＜BQ）；⑤當點P、Q都在BC邊上時（BP＞BQ）；
（2）要解答本題，要分情況進行討論．①當P點在AB上，Q點在CD上，AP=AQ時，求此時t的值；②當P點在BC上，Q點在CD上，AP=AQ時，求此時t的值；③當P點在BC上，Q點在BC上，AP=AQ時，求此時的t的值．
解答：解：（1）作AH⊥CD于點H，
∵菱形ABCD的邊長為30cm，∠A=120°，
∴∠D=60°，
∴∠HAD=30°，HD=AD=15cm，
∴AH=15cm，
即菱形ABCD的高為15cm，
分五種情況：
①如圖1，延長BA過點Q做QN⊥BA于點N，
∵點P沿折線A-B-C-D運動，速度為1cm/s；點Q沿折線A-D-C-B運動，速度為1.5cm/s．
∴當0≤t≤20時，AQ=1.5t，∠NAQ=60°，
∴QN=t，
∴s=PA•QN=t•t=t ²．

②如圖2，當20＜t≤30時，
s=t•15=t． 

③如圖3，當30＜t≤40時，
s=-t ²+t．

④如圖4，當40＜t≤48時，
s=-t+900． 

⑤如圖5，當48＜t≤60時，
s=t-900．

（2）當P點在AB上，Q點在CD上，AP=AQ時，t=54-6；
當P點在BC上，Q點在CD上，AP=AQ時，t=36；
當P點在BC上，Q點在BC上，AP=AQ時，t=60．
點評：此題主要考查了菱形的性質(zhì)，三角形的面積計算和一次函數(shù)和二次函數(shù)的問題，等腰三角形的性質(zhì)，銳角三角函數(shù)的定義等知識，分類思想同學們應熟練掌握并應用．