Question

如圖，在等腰梯形ABCD中，AB∥DC，AB=8cm，CD=2cm，AD=6cm．點P從點A出發(fā)，以2cm/s的速度沿AB向終點B運動；點Q從點C出發(fā)，以1cm/s的速度沿CD、DA向終點A運動（P、Q兩點中，有一個點運動到終點時，所有運動即終止）．設(shè)P、Q同時出發(fā)并運動了t秒．
（1）當PQ將梯形ABCD分成兩個直角梯形時，求t的值；
（2）試問是否存在這樣的t，使四邊形PBCQ的面積是梯形ABCD面積的一半？若存在，求出這樣的t的值；若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）可通過構(gòu)建直角三角形來求解．過D作DE⊥AB于E，過C作CF⊥AB于F，很顯然AE=BF，四邊形DQPE和QCFP是矩形，那么就能用等腰梯形的上下底的差求出AE，BF的長，然后可用時間表示出CQ，DQ，AP的長，由于DQ=EP，因此可用AP=AE+EP求出時間的值．
（2）先要求出梯形的面積，那么求出高就是關(guān)鍵，在直角三角形AED中，可用勾股定理求出高，也就求出了四邊形QPBC的面積，由于Q在CD和DA上運動，因此要分Q在CD上，和Q在AD上兩種情況進行討論．
當Q在CD上時，可用時間t表示出CQ和BP的長，然后根據(jù)計算出的高和四邊形CQPB的面積，來求出時間t的值，要注意當Q在CD上時，t應(yīng)該在0-2秒內(nèi)，可用這個取值范圍來判定求出的值是否符合題意．
當Q在AD上時，四邊形QPBC是個不規(guī)則的四邊形，那么根據(jù)他的面積是梯形的一半，那么四邊形QPBC的面積就應(yīng)該等于三角形CDQ和AQP的面積和，那么就需要作出這兩個三角形的高以便求出面積，過點Q作HG⊥AB于G，交CD的延長線于H．求出QH和QG就是解題的關(guān)鍵．
可以用時間t先表示出CQ，AP，然后根據(jù)CD+DQ=CQ進而表示出QD和AQ，那么我們可在直角三角形AQG中根據(jù)∠A的度數(shù)求出QG，然后根據(jù)求出的梯形的高得出QH的值，這樣就能用含t的式子表示出三角形QDC和AQP的面積，也就是四邊形QPBC的面積，根據(jù)求出的四邊形的面積可得出t的值，要注意Q在AD上時，取值范圍是2-4秒，因此可根據(jù)這個取值范圍判定求出的t是否符合題意．
解答：解：（1）過D作DE⊥AB于E，過C作CF⊥AB于F，如圖1．
∵四邊形ABCD是等腰梯形，
∴四邊形CDEF是矩形，
∴DE=CF．
又∵AD=BC，
∴Rt△ADE≌Rt△BCF，AE=BF．
又CD=2cm，AB=8cm，
∴EF=CD=2cm，
AE=BF=（8-2）=3（cm）．
若四邊形APQD是直角梯形，則四邊形DEPQ為矩形．
∵CQ=t，
∴DQ=EP=2-t，
∵AP=AE+EP，
∴2t=3+2-t，
∴t=．

（2）在Rt△ADE中，DE=（cm），
S_梯形ABCD=（8+2）×3=15（cm²）．
當S_{四邊形PBCQ}=S_梯形ABCD時，
①如圖2，若點Q在CD上，即0≤t＜2，
則CQ=t，BP=8-2t．
S_{四邊形PBCQ}=（t+8-2t）×3=，
解之得t=3（舍去）．
②如圖3，若點Q在AD上，即2≤t＜4．
過點Q作HG⊥AB于G，交CD的延長線于H．
由圖1知，sin∠ADE=AE：AD=，
∴∠ADE=30°，
則∠A=60度．在Rt△AQG中，AQ=8-t，QG=AQ•sin60°=，
在Rt△QDH中，∠QDH=60°，DQ=t-2，QH=DQ•sin60°=．
由題意知，S_{四邊形PBCQ}=S_△APQ+S_△CDQ=×2t×+×2×，
即t²-9t+17=0，解之得（不合題意，舍去），．
答：存在，使四邊形PBCQ的面積是梯形ABCD面積的一半．
點評：本題要根據(jù)Q點的位置來判斷四邊形CQPB的形狀，進而選擇合適的解題方法．本題中通過輔助線作出梯形的高，構(gòu)建出直角三角形是解題的關(guān)鍵．