Question

如圖，直角梯形ABCD中，AD∥BC，∠ABC=90°，已知AD=AB=3，BC=4，動點P從B點出發(fā)，沿線段BC向點C作勻速運動；動點Q從點D出發(fā)，沿線段DA向點A作勻速運動．過Q點垂直于AD的射線交AC于點M，交BC于點N．P、Q兩點同時出發(fā)，速度???為每秒1個單位長度．當Q點運動到A點，P、Q兩點同時停止運動．設(shè)點Q運動的時間為t秒．
（1）求NC，MC的長（用t的代數(shù)式表示）；
（2）當t為何值時，四邊形PCDQ構(gòu)成平行四邊形；
（3）是否存在某一時刻，使射線QN恰好將△ABC的面積和周長同時平分？若存在，求出此時t的值；若不存在，請說明理由；
（4）探究：t為何值時，△PMC為等腰三角形．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)題意易知四邊形ABNQ是矩形∴NC=BC-BN=BC-AQ=BC-AD+DQ，BC、AD已知，DQ就是t，即解；∵AB∥QN，∴△CMN∽△CAB，∴CM：CA=CN：CB，CB、CN已知，根據(jù)勾股定理可求CA=5，即可表示CM；
（2）四邊形PCDQ構(gòu)成平行四邊形就是PC=DQ，列方程4-t=t即解；
（3）可先根據(jù)QN平分△ABC的周長，得出MC+NC=AM+BN+AB，據(jù)此來求出t的值．然后根據(jù)得出的t的值，求出△MNC的面積，即可判斷出△MNC的面積是否為△ABC面積的一半，由此可得出是否存在符合條件的t值．
（4）由于等腰三角形的兩腰不確定，因此分三種情況進行討論：
①當MP=MC時，那么PC=2NC，據(jù)此可求出t的值．
②當CM=CP時，可根據(jù)CM和CP的表達式以及題設(shè)的等量關(guān)系來求出t的值．
③當MP=PC時，在直角三角形MNP中，先用t表示出三邊的長，然后根據(jù)勾股定理即可得出t的值．
綜上所述可得出符合條件的t的值．
解答：解：（1）∵AQ=3-t，
∴CN=4-（3-t）=1+t．
在Rt△ABC中，AC²=AB²+BC²=3²+4²，
∴AC=5．
在Rt△MNC中，cos∠NCM==，CM=；

（2）由于四邊形PCDQ構(gòu)成平行四邊形，
∴PC=QD，即4-t=t，
解得t=2．

（3）如果射線QN將△ABC的周長平分，則有：
MC+NC=AM+BN+AB，
即：（1+t）+1+t=（3+4+5），
解得：t=．（5分）
而MN=NC=（1+t），
∴S_△MNC=（1+t）²=（1+t）²，
當t=時，S_△MNC=（1+t）²=≠×4×3．
∴不存在某一時刻t，使射線QN恰好將△ABC的面積和周長同時平分；

（4）①當MP=MC時；則有：NP=NC，
即PC=2NC∴4-t=2（1+t），
解得：t=；
②當CM=CP時；則有：（1+t）=4-t，
解得：t=；
③當PM=PC時；則有：在Rt△MNP中，PM²=MN²+PN²，
而MN=NC=（1+t），
PN=|PC-NC|=|（4-t）-（1+t）|=|3-2t|，
∴[（1+t）]²+（3-2t）²=（4-t）²，
解得：t₁=，t₂=-1（舍去）
∴當t=，t=，t=時，△PMC為等腰三角形．
點評：此題繁雜，難度中等，考查平行四邊形性質(zhì)及等腰三角形性質(zhì)．考查學生分類討論和數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想方法．