(2017·黑龙江大庆)如图,直角△ABC中,∠A为直角,AB=6,AC=8.点P,Q,R分别在AB,BC,CA边上同时开始作匀速运动,2秒后三个点同时停止运动,点P由点A出发以每秒3个单位的速度向点B运动,点Q由点B出发以每秒5个单位的速度向点C运动,点R由点C出发以每秒4个单位的速度向点A运动,在运动过程中:
(1)求证:△APR,△BPQ,△CQR的面积相等;
(2)求△PQR面积的最小值;
(3)用t(秒)(0≤t≤2)表示运动时间,是否存在t,使∠PQR=90°?若存在,请直接写出t的值;若不存在,请说明理由.
【图文解析】
(1) 首先用t来表示动点P、Q、R走过的路程AP=3t,BQ=5t,CR=4t,再通过计算求出动点P、Q、R在各自路线上未走的路程BP=3(2﹣t),CQ=5(2﹣t),AR=4(2﹣t),最后利用三角函数求出QD=3(2﹣t),QE=4t,
∴S△APR=1/2AP·AR=1/2×3t×4(2﹣t)=6t(2﹣t),S△BPQ=1/2BP·QE=1/2×3(2﹣t)×4t=6t(2﹣t),S△CQR=1/2CR·QD=1/2×4t×3(2﹣t)=6t(2﹣t),∴S△APR=S△BPQ=S△CQR,
∴△APR,△BPQ,△CQR的面积相等;
(1) 由(1)不难得到S与t的函数关系式:S△PQR=S△ABC﹣(S△APR+S△BPQ+S△CQR)=1/2×6×8﹣3×6t(2﹣t)=24﹣18(2t﹣t2)=18(t﹣1)2+6,∵0≤t≤2,∴当t=1时,S△PQR最小=6;
(2) 若∠PQR=90°,又因为∠DQE=90°则有∠DQR=∠EQP,
即tan∠DQR=tan∠EQP。
整个运动过程,D相对于R的位置分三种情况:点D在线段CR上;点D在线段AR上,点D与点R重合所以在用t表示线段DR与PE时应注意用绝对值表示。
∴DR=|AD﹣AR|=|4t﹣4(2﹣t)|=4|2t﹣2|,PE=|AP﹣AE|=|3t﹣3(2﹣t)|=3|2t﹣2|
【反思】
1) 此类问题非常重要的一点就是将时间t转化为长度参与到存在性问题中。
2) 第三问还可以先通过用t表示出三边QR、QP、RP,再通过勾股定理的逆定理来解决,但是计算量略大不建议采用。
本题的第三问还可以改成:用t(秒)(0≤t≤2)表示运动时间,是否存在t,使△PQR为等腰三角形?若存在,请直接写出t的值;若不存在,请说明理由.
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