Question

將一把三角尺放在邊長為1的正方形ABCD上，并使它的直角頂點(diǎn)P在對角線AC上滑動(dòng)，直角的一邊始終經(jīng)過點(diǎn)B，另一邊與射線DC相交于點(diǎn)Q．設(shè)A、P兩點(diǎn)間的距離為x．
（1）當(dāng)點(diǎn)Q在邊CD上時(shí)，請你測量線段PQ與線段PB的長度（至少兩次），將你測量的實(shí)際結(jié)果填入下表，由此猜想線段PQ與線段PB之間有怎樣的大小關(guān)系并證明你得到的結(jié)論；

	線段PQ的長度	線段PB的長度
第一次
第二次

（2）當(dāng)點(diǎn)Q在邊CD上時(shí)，設(shè)線段CQ的長度為y，求y與x之閭的函數(shù)解析式，并寫出x的取值范圍；
（3）當(dāng)點(diǎn)Q在邊DC的延長線上時(shí)，設(shè)線段CQ的長度為y，求y與x之間的函數(shù)解析式，并寫出x的取值范圍；
（4）當(dāng)點(diǎn)P在線段AC上滑動(dòng)時(shí)，△PCQ的面積s能否等于和？如果可能，求出相應(yīng)的x值；如果不可能，試說明理由．（圖①，②，③的形狀大小相同，圖①供操作、實(shí)驗(yàn)用，圖②，③備用）．

Answer 1

【答案】分析：（1）測量略．PB=PQ
可通過構(gòu)建全等三角形來證PB=PQ，過點(diǎn)P作PF⊥BC于點(diǎn)F，PE⊥CD于點(diǎn)E，由于△PEC是等腰直角三角形，因此PE=EC，可得出四邊形PECF是正方形，由此可得出PE=PF，根據(jù)同角的余角相等可得出∠FPB=∠QPE，這兩個(gè)三角形中又有一組直角，因此構(gòu)成了全等三角形判定條件中ASA的條件．根據(jù)全等三角形即可得出PB=PQ．
（2）可先用x表示出PC，然后在直角三角形PFC中求出FC的長，即可求出BF的長，也就求出了CE，QE的長，然后根據(jù)CQ=CE-QE即可得出y，x的函數(shù)關(guān)系式．
（3）當(dāng)Q在CD延長線上時(shí)，CQ=EQ-EC，解法同（2）．
（4）由于△PCQ面積最大時(shí)，P與A重合，Q與D重合，此時(shí)面積為＜，因此無論什么時(shí)候面積都不可能是．
當(dāng)面積為時(shí)，可根據(jù)（2）（3）兩種情況進(jìn)行分類討論，通過得出不同的函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)而根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)得出符合條件的x的值．
解答：解：（1）（說明：表略，兩線段長度基本相等即可）經(jīng)測量，得PB=PQ
證明：如圖，過點(diǎn)P作PF⊥BC于點(diǎn)F，PE⊥CD于點(diǎn)E，
∵∠PCE=45°，∠PEQ=90°，
∴PE=EC．
∴四邊形PFCE是正方形．
∴PE=PF．
∵∠BPF=∠QPE=90°-∠FPQ，∠BFP=∠PEQ=90°，
∴△BPF≌△QPE．
∴BP=PQ；

（2）∵AP=x，CQ=y，
∵AB=BC=1，
∴AC=，
∵PFCE是正方形，
∴PC=-x，
∴CE=1-x，
∴BF=1-FC=1-（1-x），
=x，
∴EQ=x，
∴y=CQ=（1-x）-x=1-x，
∴y=1-x（0≤x≤）；

（3）由（2）易證：當(dāng)點(diǎn)Q在邊DC的延長線上時(shí)，
∵PC=-x，利用勾股定理得出：
∴EC=1-x，
EQ=BF=MP=x，
CQ=EQ-EC=x-1
Y=x-1（≤x≤）；

（4）當(dāng)點(diǎn)P在線段AC上滑動(dòng)時(shí)，△PCQ的最大面積為
∴△PCQ的面積不可能是
當(dāng)0≤x≤時(shí)，
S=-
解得x₁=（舍去），x₂=
∴此時(shí)x=10分
當(dāng)時(shí)
S_△PCQ=CQ•PE=-+
解得x₃=x₄=．
綜上所述，當(dāng)P在線段AC上滑動(dòng)時(shí)，△PCQ的面積不可能為，可能為．
此時(shí)x的值為和．
點(diǎn)評：本題結(jié)合運(yùn)動(dòng)類問題考查了一次函數(shù)和二次函數(shù)的綜合應(yīng)用，考查學(xué)生分類討論，數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法．