Question

如圖，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，矩形AOCD的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)是（0，4），現(xiàn)有兩動(dòng)點(diǎn)P，Q，點(diǎn)P從點(diǎn)O出發(fā)沿線段OC（不包括端點(diǎn)O，C）以每秒2個(gè)單位長度的速度勻速向點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)Q從點(diǎn)C出發(fā)沿線段CD（不包括端點(diǎn)C，D）以每秒1個(gè)單位長度的速度勻速向點(diǎn)D運(yùn)動(dòng)．點(diǎn)P，Q同時(shí)出發(fā)，同時(shí)停止，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t（秒），當(dāng)t=2（秒）時(shí)，PQ=2．
（1）求點(diǎn)D的坐標(biāo)，并直接寫出t的取值范圍．
（2）連接AQ并延長交x軸于點(diǎn)E，把AE沿AD翻折交CD延長線于點(diǎn)F，連接EF，則△AEF的面積S是否隨t的變化而變化？若變化，求出S與t的函數(shù)關(guān)系式；若不變化，求出S的值．
（3）在（2）的條件下，t為何值時(shí)，四邊形APQF是梯形？

Answer 1

【答案】分析：（1）利用勾股定理求出PC的長度，然后利用矩形的性質(zhì)確定D點(diǎn)的坐標(biāo)；自變量的取值范圍由動(dòng)點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間來確定；
（2）本問關(guān)鍵是利用相似三角形與翻折變換的性質(zhì)，求出S的表達(dá)式．注意求圖形面積的方法S=S_梯形AOCF+S_△FCE-S_△AOE．經(jīng)化簡計(jì)算后，S=32為定值，所以S不變；
（3）由四邊形APQF是梯形，可得PQ∥AF，從而得到相似三角形△CPQ∽△DAF；再由線段比例關(guān)系求出時(shí)間t．
解答：解：（1）由題意可知，當(dāng)t=2（秒）時(shí)，OP=4，CQ=2，
在Rt△PCQ中，由勾股定理得：PC===4，
∴OC=OP+PC=4+4=8，
又∵矩形AOCD，A（0，4），∴D（8，4）．
點(diǎn)P到達(dá)終點(diǎn)所需時(shí)間為=4秒，點(diǎn)Q到達(dá)終點(diǎn)所需時(shí)間為=4秒，由題意可知，t的取值范圍為：0＜t＜4．

（2）結(jié)論：△AEF的面積S不變化．
∵AOCD是矩形，∴AD∥OE，∴△AQD∽△EQC，
∴，即，解得CE=．
由翻折變換的性質(zhì)可知：DF=DQ=4-t，則CF=CD+DF=8-t．
S=S_梯形AOCF+S_△FCE-S_△AOE
=（OA+CF）•OC+CF•CE-OA•OE
=[4+（8-t）]×8+（8-t）•-×4×（8+）
化簡得：S=32為定值．
所以△AEF的面積S不變化，S=32．

（3）若四邊形APQF是梯形，因?yàn)锳P與CF不平行，所以只有PQ∥AF．
由PQ∥AF可得：△CPQ∽△DAF，
∴，即，化簡得t²-12t+16=0，
解得：t₁=6+2，t₂=6-2，
由（1）可知，0＜t＜4，∴t₁=6+2不符合題意，舍去．
∴當(dāng)t=（6-2）秒時(shí)，四邊形APQF是梯形．
點(diǎn)評(píng)：本題是動(dòng)點(diǎn)型壓軸題，綜合考查了坐標(biāo)平面內(nèi)平面圖形的性質(zhì)，所涉及的考點(diǎn)包括相似三角形、勾股定理、矩形、翻折變換、動(dòng)點(diǎn)變化、解方程和分式運(yùn)算等，有一點(diǎn)的難度，考查范圍比較廣泛，是一道不錯(cuò)的好題．