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问题: 初三数学

请教:请详细些,谢谢!

解答:

梯形ABCD中,AD//BC,且AB=AD=CD=2,BC=4,那么梯形ABCD为等腰梯形
过点D作BC的垂线,垂足为E
则,CE=(BC-AD)/2=(4-2)/2=1
那么,在Rt△DEC中,斜边CD=2,CE=1
所以,∠CDE=30°
则,∠DCE=60°
所以,等腰梯形ABCD的相邻内角分别为120°、60°
且,梯形ABCD的高DE=CD*(√3/2)=2*(√3/2)=√3
同样,在等腰△PQR中,过顶点P作底边QR的垂线,垂足为F,则点F为QR中点,所以FR=QR/2=6/2=3
已知,∠QPR=120°
所以,∠PRQ=30°
那么,在Rt△PFR中,FR=3,∠PRF=30°
所以,PR=FR/(√3/2)=3/(√3/2)=2√3、PF=PR/2=2√3/2=√3
所以,PF=DE=√3

(1)△PQR以1cm/s的速度沿CB运动,则当t=4时,点Q刚好移动到点B的位置,两者重合。连接BD
此时,∠PQR=∠PBR=30°
而已知∠DCB=60°
所以,△BDC为直角三角形
则,BD=BC*(√3/2)=4*(√3/2)=2√3
所以,BD=PQ
那么,当点Q与点B重合时,点P也正好与点D重合(如图1)
此时,梯形ABCD与△PQR重合的面积S即为图中阴影部分面积
则,S=S△BDC=(1/2)*BD*DC=(1/2)*2√3*2=2√3cm^2

(2)求当4≤t≤10时,S与t之间的函数关系式

由(1)知道,当t=4时,点P与D、Q与B均重合,此时:
QC=BC=4
那么,CR=BR-BC=QR-BC=6-4=2
那么,若△PQR再移动2s,则点R与点C重合、点P与点A重合(如图2中蓝色部分)
所以:
当4≤t≤6时,△PQR与梯形ABCD重合部分为图2中阴影部分
设此时PQ与AB相交于点E,PR与CD相交于点F
且,CQ=t
那么,BQ=CQ-BC=t-4、CR=QR-QC=6-t
因为,∠EQB=30°,∠EBC=60°
而,∠EBC=∠EQB+∠QEB
所以,∠QEB=30°
即,△QBE为等腰三角形
所以,BE=BQ=t-4
所以,△EQB边QB上的高h=BE*(√3/2)=(√3/2)(t-4)
所以,△EQB的面积=(1/2)*QB*h=(1/2)*(t-4)*(√3/2)(t-4)
=(√3/4)*(t-4)^2
同理:
△FCR的面积=(1/2)*CR*(√3/2)*CR=(√3/4)*(6-t)^2
而,等腰△PQR的面积=(1/2)*QR*H=(1/2)*6*√3=3√3
所以,梯形ABCD与△PQR重合部分的面积(即图中阴影部分面积)S=3√3-[(√3/4)(t-4)^2+(√3/4)(6-t)^2]
=3√3-(√3/2)(t^2-10t+26)(4≤t≤6)
【可以检验:
当t=4时,S=2√3——符合第一问的结果
当t=6时,由前面的分析知道,此时点P与A重合、点Q与C重合,即重合部分为△ACB,那么它的面积=△BCD的面积,也就是等于第一问时候的面积=2√3——经检验也符合】

②当6≤t≤10时,点R位于BC之间,而点P位于DA的延长线上(如图3)。此时,PR与AB相交于点E
则,梯形ABCD与△PQR两者重合部分为△BER(图中阴影部分)
由前面分析知,∠EBR=60°,∠ERB=30°
所以,△BER为直角三角形
且,QC=t
则,QB=QC-BC=t-4
所以,BR=QR-QB=6-(t-4)=10-t
所以,在Rt△BER中,BR=10-t,∠BRE=30°
所以,BE=BR/2=(10-t)/2、ER=(√3/2)*BR=(√3/2)*(10-t)
所以,梯形ABCD与△PQR两者重合部分的面积(图中阴影部分)为S△BER=(1/2)*BE*ER=(1/2)*[(10-t)/2]*[(√3/2)*(10-t)]
=(√3/8)*(10-t)^2(6≤t≤10)
综上:
梯形ABCD与△PQR重合部分的面积
…{=3√3-(√3/2)(t^2-10t+26)(4≤t≤6)………………(1)
S={
…{=(√3/8)*(10-t)^2(6≤t≤10)………………………(2)

对于(1)式,有:S=3√3-(√3/2)(t^2-10t+26)(4≤t≤6)
=3√3-(√3/2)*[(t-5)^2+1]
=-(√3/2)*(t-5)^2+(5√3/2)
这是一个开口向下的二次函数。可见,当t=5时,S有最大值Smax=S(t=5)=5√3/2
对于(2)式,有:S=(√3/8)*(10-t)^2(6≤t≤10)
它的最大值为Smax=S(t=6)=2√3
综上,S的最大值为5√3/2(此时,点P位于AD中点位置)