如圖,矩形ABCD中,AB=12,BC=4
3
,點(diǎn)O是AB的中點(diǎn).一動點(diǎn)E從O點(diǎn)出發(fā),以每秒1個單位長度的速度沿OA勻速運(yùn)動,到達(dá)A點(diǎn)后,立即以原速度沿AO返回;另一動點(diǎn)F從O點(diǎn)出發(fā),以每秒1個單位長度的速度沿射線OB勻速運(yùn)動,點(diǎn)E、F同時出發(fā),當(dāng)點(diǎn)E到達(dá)點(diǎn)B時停止運(yùn)動,在點(diǎn)E、F的運(yùn)動過程中,以EF為邊作等邊△EFG,使△EFG和矩形ABCD在射線AB的同側(cè).設(shè)運(yùn)動的時間為t秒(t≥0).
(1)當(dāng)?shù)冗叀鱁FG的頂點(diǎn)G恰好落在CD上時,求運(yùn)動時間t的值;
(2)在整個運(yùn)動過程中,設(shè)等邊△EFG和矩形ABCD重疊部分的面積為S,請直接寫出S與t之間的函數(shù)關(guān)系式和相應(yīng)的自變量t的取值范圍;
(3)設(shè)EG與矩形ABCD的對角線AC的交點(diǎn)為H,是否存在這樣的t,使△AOH是等腰三角形?若存在,求出相應(yīng)的t的值;若不存在,請說明理由.
考點(diǎn):相似形綜合題
專題:
分析:(1)當(dāng)?shù)冗叀鱁FG的頂點(diǎn)G恰好落在CD上時,OG=BC,根據(jù)直角三角形性質(zhì)可得EO=4,即可求得t值;
(2)按照等邊△EFG和矩形ABCD重疊部分的圖形特點(diǎn),分為0≤t<4,4≤t<6,6≤t<10,10≤t<14,14≤t<18五種情況,分別寫出函數(shù)關(guān)系式;
(3)存在.當(dāng)△AOH是等腰三角形時,分為AH=AO=3,HA=HO,OH=OA三種情況,分別畫出圖形,根據(jù)特殊三角形的性質(zhì),列方程求t的值.
解答:解:(1)當(dāng)?shù)冗叀鱁FG的頂點(diǎn)G恰好落在CD上時,
∵點(diǎn)O是EF的中點(diǎn)
∴OG=BC=4
3
,
∵在△EOG中,∠EGO=30°,
EO
GO
=
1
3
,
∴EO=4
∴t=4s時,等邊△EFG的頂點(diǎn)G恰好落在CD上.

(2)①當(dāng)點(diǎn)G在矩形ABCD內(nèi)部及在邊長CD上這段時間,即t在0-4s,重疊部分的面積為△EFG的面積,
設(shè)△EFG的高為h,
根據(jù)已知可得,EF=2t,h=
3
t,
故S△GEF=
1
2
•EF•h=
1
2
2t•(
3
t)=
3
t2,(0≤t<4),

②如圖1,當(dāng)點(diǎn)G在矩形ABCD外部,點(diǎn)E運(yùn)動到點(diǎn)A這段時間,即t在4-6s(AO=6),
設(shè)EG、FG分別與CD交于點(diǎn)M,N,△GMN的高為h1,
則h1=h-BC=
3
t-4
3
,
易得△GMN∽△GEF,
S△GMN
S△GEF
=
h12
h2

∴S△GMN=
3
t2
(
3
t-4
3
)2
(
3
t)2
=
3
(t-4)2,
∴S四邊形EMNF=S△GEF-S△GMN=
3
t2-
3
(t-4)2=8
3
t-16
3
,(4≤t<6),
③當(dāng)點(diǎn)E到達(dá)A點(diǎn)時,F(xiàn)正好在B點(diǎn),此時等邊△GEF圖形不再變化,保持向右平移,故重疊面積仍為S五邊形EMNPB,直到點(diǎn)N與C點(diǎn)重合,如圖2.
設(shè)FG與BC交于點(diǎn)P,EF中點(diǎn)為O′,△GMN中的高為h2,連接O′G,
∵在等邊△EFG中,EF=12,
∴O′F=6,GO′=6
3
,
∵在Rt△BPF中,∠BPF=∠O′GF=30°,
BF
PB
=
1
3
,
∵BF=AE=t-6,
∴PB=
3
(t-6),
∵h(yuǎn)2=GO′-BC=6
3
-4
3
=2
3
,
∴MN=4,
∴S=S梯形EMNF-S△BPF=
1
2
•(4+12)•4
3
-
1
2
•(t-6)•
3
(t-6)=-
3
2
t2+6
3
t+14
3

當(dāng)點(diǎn)N與C點(diǎn)重合時,PB=BC,
即:4
3
=
3
(t-6),
∴t=10s,
故6≤t<10,重疊面積為=-
3
2
t2+6
3
t+14
3


④點(diǎn)E繼續(xù)移動,點(diǎn)M與點(diǎn)C重合前這段時間,重疊面積為S四邊形EBCM,如圖3,
當(dāng)點(diǎn)M與點(diǎn)C重合時,EB=4,AE=8,
運(yùn)動總時間為8+6=14s
即10≤t<14,
由圖可知,EB=t-10,
易得等邊△GCM的高為2
3
,
即CM=4,
故S四邊形EBCM=
1
2
•(4+t-10)•4
3
=2
3
t-12
3
(10<t≤14),

⑤點(diǎn)E繼續(xù)移動,重疊面積為S△EBQ,直到點(diǎn)E與點(diǎn)B重合,設(shè)EG與BC相交于點(diǎn)Q,
EB=t-14,易得EQ=
3
(t-14),
S△EBC=
1
2
•(t-14)•
3
(t-14)=
3
2
(t-14)2,(14≤t<18),

綜上所述,S=
3
t2(0≤t<6)
8
3
t-16
3
(4≤t<10)
-
3
2
t2+6
3
t+14
3
(6≤t<10)
2
3
t-12
3
(10≤t<14)
3
2
(t-14)2(14≤t<18)


(3)存在.理由如下:
在Rt△ABC中,tan∠CAB=
BC
AB
=
3
3
,
∴∠CAB=30°,
又∵∠HEO=60°,
∴∠HAE=∠AHE=30°,
∴AE=HE=6-t或t-6,
①當(dāng)AH=AO=6時,(如圖4),過點(diǎn)E作EI⊥AH于I,
則AI=
1
2
AH=3,
在Rt△AIE中,cos∠IAE=
AI
AE
,
即cos30°=
3
AE
,
∴AE=2
3
,即6-t=2
3
或t-6=2
3
,
∴t=6-2
3
或6+2
3
,
②當(dāng)HA=HO時,(如圖5)則∠HOA=∠HAO=30°,
又∵∠HEO=60°,
∴∠EHO=90°,EO=2HE=2AE,
又∵AE+EO=6,
∴AE+2AE=6,AE=2,
即6-t=2或t-6=2,
∴t=4s或t=8s;

③當(dāng)OH=OA時,則∠OHA=∠OAH=30°,
∴∠HOB=60°=∠HEB,
∴點(diǎn)E和點(diǎn)O重合,
∴AE=AO=6,
∴t=6+6=12s;
綜上所述,存在5個這樣的t值,使△AOH是等腰三角形,即t=6-2
3
或6+2
3
或t=4或t=8或t=12.
點(diǎn)評:本題考查了特殊三角形、矩形的性質(zhì),相似三角形的判定與性質(zhì),解直角三角形的有關(guān)知識.關(guān)鍵是根據(jù)特殊三角形的性質(zhì),分類討論.
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同步練習(xí)冊答案
闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁绘劦鍓欓崝銈囩磽瀹ュ拑韬€殿喖顭烽幃銏ゅ礂鐏忔牗瀚介梺璇查叄濞佳勭珶婵犲伣锝夘敊閸撗咃紲闂佺粯鍔﹂崜娆撳礉閵堝洨纾界€广儱鎷戦煬顒傗偓娈垮枛椤兘寮幇顓炵窞濠电姴瀚烽崥鍛存⒒娴g懓顕滅紒璇插€块獮澶娾槈閵忕姷顔掔紓鍌欑劍宀e潡宕㈤柆宥嗏拺闂傚牊绋撴晶鏇㈡煙閸愭煡鍙勬い銏℃椤㈡﹢濮€閿涘嫬骞愰梺璇茬箳閸嬬娀顢氳閸┾偓妞ゆ帊鑳剁粻鎾绘煟閿濆洤鍘存い銏℃礋閺佸啴鍩€椤掆偓閺侇噣姊绘担鐟邦嚋婵☆偂鐒﹂幈銊╁Χ婢跺鍓ㄩ柟鑲╄ˉ濡狙囧绩娴犲鐓熼柟閭﹀墯閳绘洟鏌涢妶鍥ф瀻闁宠鍨块、娆撴倷椤掍焦鐦撻梻浣侯攰濞呮洜鎹㈤崘顔嘉ч柨婵嗩槸缁€鍐煏婵炑冨暙缁狅綁姊婚崒娆掑厡闁硅櫕鎹囬、姘额敇閵忕姷锛涘┑鐐村灦濮樸劍绋夊澶嬬厽婵☆垵鍋愮敮娑㈡煃闁垮鐏╃紒杈ㄥ笧閳ь剨缍嗘禍婊堟儍閿熺姵鐓涢柍褜鍓涚槐鎺懳熼梹鎰泿闂備線娼ф灙闁稿孩鐓¤棢闁靛繆妲呭▓浠嬫煟閹邦垰鐨哄褝绠戦埞鎴﹀焺閸愵亝鎲欏銈忓瘜閸o綁寮诲☉姘e亾閿濆骸浜濈€规洖鏈穱濠囶敃閵忕姵娈梺瀹犳椤︻垶鍩㈡惔銈囩杸闁哄啠鍋撻柣锝呫偢濮婅櫣鎷犻崣澶婃敪濡炪値鍋勯ˇ顖滃弲闂佸搫璇炵仦鑺ヮ吙闂備礁澹婇崑鍛洪弽顐や笉闁绘劗鍎ら悡蹇撯攽閻愯尙浠㈤柛鏂跨摠缁绘盯骞橀幇浣哄悑闂佽鍠栫紞濠傜暦閸洦鏁傞柛鏇ㄥ幖椤︹晛鈹戦悩顔肩伇妞ゎ偄顦叅闁绘柨顨庡ḿ鏍磽娴h偂鎴炲垔閹绢喗鐓i煫鍥ㄦ礃閸も偓缂備焦銇涢崜婵堟崲濞戙垹绠婚悗闈涘閺嗏€愁渻閵堝啫濡奸柨鏇樺€濋幃楣冩倻閽樺楠囬柟鐓庣摠閹稿锝炲鍛斀妞ゆ梻鐓鍥ヤ汗濠㈣泛鐬肩粻鏂款熆鐠哄彿鍫ュ绩娴犲鐓熼柟閭﹀幗缂嶆垿鏌h箛銉х暤闁圭缍佹俊鍫曞幢閺囩姷鐣鹃梻浣告贡缁垳鏁悙瀛樻珷婵炴垶姘ㄧ壕鑲╃磽娴h疮缂氭繛鎻掝嚟閳ь剝顫夊ú鏍х暦椤掑啰浜介梻浣告啞缁诲倻鈧艾鍢插玻鍧楀籍閳ь剚绌辨繝鍥ㄥ€锋い蹇撳閸嬫捇寮撮悩鍐插簥闂佸湱鍎ら〃鍛玻濡ゅ懏鐓涚€规搩鍠栭張顒傜礊鎼达絿纾介柛灞剧懅閸斿秹鎷戦崡鐐╂斀妞ゆ牗绋掔亸锕傛煛鐏炶鈧繈鐛笟鈧獮鎺楀箣濠靛柊鎴︽⒒娓氣偓濞佳兾涘Δ鍛櫇妞ゅ繐瀚峰ḿ鏍ㄧ箾瀹割喕绨兼い銉ョ墦閺屽秹宕崟顐f闁煎弶鐗滅槐鎾诲磼濞嗘帒鍘℃繝娈垮枤閺佸鐛幋锕€鐐婃い鎺嶇娴犳帒顪冮妶鍡橆梿婵炲娲熼幃鍧楀焵椤掆偓閳规垿鎮欓弶鎴犱桓闂佽崵鍣︾粻鎴﹀煝瀹ュ顫呴柕鍫濇閹锋椽鏌i悩鍏呰埅闁告柨鑻埢宥夊箛閻楀牏鍘甸梺鍛婂灟閸婃牜鈧熬鎷� 闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁绘劦鍓欓崝銈囩磽瀹ュ拑韬€殿喖顭烽幃銏ゅ礂鐏忔牗瀚介梺璇查叄濞佳勭珶婵犲伣锝夘敊閸撗咃紲闂佺粯鍔﹂崜娆撳礉閵堝洨纾界€广儱鎷戦煬顒傗偓娈垮枛椤兘骞冮姀銈呯閻忓繑鐗楃€氫粙姊虹拠鏌ュ弰婵炰匠鍕彾濠电姴浼i敐澶樻晩闁告挆鍜冪床闂備胶绮崝锕傚礈濞嗘挸绀夐柕鍫濇川绾剧晫鈧箍鍎遍幏鎴︾叕椤掑倵鍋撳▓鍨灈妞ゎ厾鍏橀獮鍐閵堝懐顦ч柣蹇撶箲閻楁鈧矮绮欏铏规嫚閺屻儱寮板┑鐐板尃閸曨厾褰炬繝鐢靛Т娴硷綁鏁愭径妯绘櫓闂佸憡鎸嗛崪鍐簥闂傚倷鑳剁划顖炲礉閿曞倸绀堟繛鍡樻尭缁€澶愭煏閸繃宸濈痪鍓ф櫕閳ь剙绠嶉崕閬嶅箯閹达妇鍙曟い鎺戝€甸崑鎾斥枔閸喗鐏堝銈庡幘閸忔﹢鐛崘顔碱潊闁靛牆鎳愰ˇ褔鏌h箛鎾剁闁绘顨堥埀顒佺煯缁瑥顫忛搹瑙勫珰闁哄被鍎卞鏉库攽閻愭澘灏冮柛鏇ㄥ幘瑜扮偓绻濋悽闈浶㈠ù纭风秮閺佹劖寰勫Ο缁樻珦闂備礁鎲¢幐鍡涘椽閸愵亜绨ラ梻鍌氬€烽懗鍓佸垝椤栫偛绀夐柨鏇炲€哥粈鍫熺箾閸℃ê鐏╅柣顓炴閺屾盯骞囬妸锔芥緭婵炲瓨绮嶇划鎾诲蓟閿熺姴鐐婄憸搴ㄋ夊⿰鍕閻忕偛鍊搁埀顒佺箞楠炲啴鍨鹃幇浣瑰缓闂侀€炲苯澧寸€殿喖顭烽幃銏ゅ川婵犲嫮肖濠德板€х徊浠嬪疮椤栫儐鏁佺€广儱顦伴埛鎴犵磼鐎n偒鍎ラ柛搴㈠姍閺屾盯寮埀顒勬偡閳轰緡鍤曢悹鍥ㄧゴ濡插牊淇婇鐐存暠闁诲骸顭峰Λ鍛搭敃閵忥紕銈紓浣藉皺閸嬫捇寮查妷鈺傗拻闁稿本鐟︾粊鐗堛亜閺囩喓澧电€规洘婢樿灃闁告侗鍠栨禒顓㈡偡濠婂啰绠伴崡閬嶆煙閻楀牊绶茬紒鐘差煼閹鈽夊▍顓т邯椤㈡捇骞樼紒妯锋嫼闂佸憡绋戦敃锔剧不閹剧粯鍊垫慨妯哄船閸樻挳鏌涢埞鎯т壕婵$偑鍊栧濠氬磻閹剧粯鐓熸い鎾跺仜閳ь剙鐏濋锝囨嫚濞村顫嶉梺闈涚箳婵牓鍩¢崨顔惧帾婵犮垼顕栭崹浼村疮娴兼潙鍌ㄥù鐘差儐閻撶喖骞栧ǎ顒€鐒洪柛鐔风箻閺屾盯鎮╁畷鍥р拰闂佺偨鍎荤粻鎾诲蓟閵娧€鍋撻敐鍌涙珖缂佺姵宀稿楦裤亹閹烘搫绱电紓浣插亾濞撴埃鍋撻柟顔光偓鏂ユ闁靛骏绱曢崢閬嶆煟韫囨洖浠滃褌绮欓幃锟狀敍濠婂懐锛滈梺闈浨归崐妤呮儗濞嗘劖鍙忓┑鐘插鐢盯鏌熷畡鐗堝殗鐎规洏鍔戝Λ鍐ㄢ槈濮樻瘷銊╂倵濞堝灝鏋ら柡浣割煼閵嗕礁螖閸涱厾锛滃┑鐘诧工閹虫劙宕㈤鐐粹拻濞达絼璀﹂弨浼存煙濞茶绨介柍褜鍓熷ḿ褔鎯岄崒姘煎殨妞ゆ劧绠戠壕濂告煟閹邦剦鍤熼柛娆忔濮婅櫣绱掑Ο鑽ゎ槬闂佺ǹ锕ゅ﹢閬嶅焵椤掍胶鍟查柟鍑ゆ嫹