Question

【題目】如圖，在Rt△ABC中，∠ACB=90°，AC=8cm，AB=10cm．點P從點A出發(fā)，以5cm/s的速度從點A運動到終點B；同時，點Q從點C出發(fā)，以3cm/s的速度從點C運動到終點B，連結(jié)PQ；過點P作PD⊥AC交AC于點D，將△APD沿PD翻折得到△A′PD，以A′P和PB為鄰邊作A′PBE，A′E交射線BC于點F，交射線PQ于點G．設(shè)A′PBE與四邊形PDCQ重疊部分圖形的面積為Scm2，點P的運動時間為ts．

（1）當(dāng)t為 時，點A′與點C重合；

（2）求S與t的函數(shù)關(guān)系式；

（3）請直接寫出當(dāng)射線PQ將A′PBE分成的兩部分圖形的面積之比是1：3時t的值．

Answer 1

【答案】（1）1s；（2）s=﹣42t2+72t﹣24．（3）見解析

【解析】

試題分析：（1）證明△ADP∽△ACB，從而可得AD=4t，由折疊可得AA′=2AD=8t，由點A′與點C重合可得8t=8，從而可以求出t的值．

（2）分三種情況討論：①當(dāng)0＜t≤時，過點 A′作A′M⊥PG于M，證明△BPQ∽△BAC．得出∠BQP=∠BCA．證出PQ∥AC，證明四邊形APGA′是平行四邊形，得出PG=AA′=8t，即可得出結(jié)果；

②當(dāng)＜t≤1時，過點 A′作A′M⊥PG于M，則有A′M=QC=3t，PQ=DC=8﹣4t，PG=AA′=8t，QG=PG﹣PQ=12t﹣8，QF=9t﹣6．由S=S△A′PG﹣S△GQF，即可得出結(jié)果．

③當(dāng)1＜t＜2時，證出PB=PS．得出BQ=SQ．因此SQ=6﹣3t，即可得出結(jié)果．

（3）可分①S△A′PG：S四邊形PBEG=1：3，如圖4，②S△BPN：S四邊形PNEA′=1：3，如圖5，兩種情況進(jìn)行討論，就可解決問題．

解：（1）根據(jù)題意得：PA′=PA=5t，CQ=3t，AD=A′D．

∵∠ACB=90°，AC=8，AB=10，

∴BC=6．

∵∠ADP=∠ACB=90°，

∴PD∥BC．

∴△ADP∽△ACB．

∴==．

∴==．

∴AD=4t，PD=3t．

∴AA′=2AD=8t．

當(dāng)點A′與點C重合時，AA′=AC．

∴8t=8．

∴t=1；

故答案為：1s．

（2）①當(dāng)0＜t≤時，

過點 A′作A′M⊥PG，垂足為M，如圖1所示，

則有A′M=CQ=3t．

∵==，==，

∴=，

∵∠PBQ=∠ABC，

∴△BPQ∽△BAC．

∴∠BQP=∠BCA．

∴PQ∥AC．

∵AP∥A′G．

∴四邊形APGA′是平行四邊形．

∴PG=AA′=8t．

∴S=S△A′PG=PGA′M

=×8t×3t=12t2．

②當(dāng)＜t≤1時，

過點 A′作A′M⊥PG，垂足為M，如圖2所示，

則有A′M=QC=3t，PQ=DC=8﹣4t，PG=AA′=8t，QG=PG﹣PQ=12t﹣8，QF=9t﹣6．

∴S=S△A′PG﹣S△GQF

=PGA′M﹣QGQF

=×8t×3t﹣×（12t﹣8）×（9t﹣6）

=﹣42t2+72t﹣24．

③當(dāng)1＜t＜2時，如圖3所示，

∵PQ∥AC，PA=PA′

∴∠BPQ=∠PAA′，∠QPA′=∠PA′A，∠PAA′=∠PA′A．

∴∠BPQ=∠QPA′．

∵∠PQB=∠PQS=90°，

∴∠PBQ=∠PSQ．

∴PB=PS．

∴BQ=SQ．

∴SQ=6﹣3t．

∴S=S△PQS=PQQS=×（8﹣4t）×（6﹣3t）=6t2﹣24t+24．

綜上所述：當(dāng)0＜t≤時，S=12t2；

當(dāng)＜t≤1時，S=﹣42t2+72t﹣24；

當(dāng)1＜t＜2時，S=6t2﹣24t+24．

（3）①若S△A′PG：S四邊形PBEG=1：3，

過點A′作A′M⊥PG，垂足為M，過點A′作A′T⊥PB，垂足為T，如圖4所示，

則有A′M=PD=QC=3t，PG=AA′=8t．

∴S△A′PG=×8t×3t=12t2．

∵S△APA′=APA′T=AA′PD，

∴A′T===t．

∴SPBEA′=PBA′T=（10﹣5t）×t=24t（2﹣t）．

∵S△A′PG：S四邊形PBEG=1：3，

∴S△A′PG=×SPBEA′．

∴12t2=×24t（2﹣t）．

∵t＞0，

∴t=．

②若S△BPN：S四邊形PNEA′=1：3，如圖5所示，

同理可得：∠BPQ=∠A′PQ，BQ=6﹣3t，PQ=8﹣4t，平行四邊形PBEA′的面積=24t（2﹣t）．

∵四邊形PBEA′是平行四邊形，

∴BE∥PA′．

∴∠BNP=∠NPA′．

∴∠BPN=∠BNP．

∴BP=BN．

∵∠BQP=∠BQN=90°，

∴PQ=NQ．

∴S△BPN=PNBQ=PQBQ

=（8﹣4t）×（6﹣3t）．

∵S△BPN：S四邊形PNEA′=1：3，

∴S△BPN=×SPBEA′．

∴（8﹣4t）×（6﹣3t）=×24t（2﹣t）．

∴（8﹣4t）×（6﹣3t）=×24t（2﹣t）．

∵t＜2，

∴t=．

綜上所述：當(dāng)射線PQ將A′PBE分成的兩部分圖形的面積之比是1：3時，t的值為秒或秒．