Question

如圖，有一邊長為5cm的正方形ABCD和等腰△PQR，PQ=PR=5cm，QR=8cm，點B、C、Q、R在同一條直線l上，當C、Q兩點重合時，等腰△PQR以1cm/秒的速度沿直線l按箭頭所示方向開始勻速運動，t秒后正方形ABCD與等腰△PQR重合部分的面積為Scm²．解答下列問題：
（1）當t=3秒時，求S的值；
（2）當t=5秒時，求S的值；
（3）當5秒≤t≤8秒時，求S與t的函數(shù)關系式，并求出S的最大值．

Answer 1

【答案】分析：（1）當t=3時，CQ=3，過P作PE⊥QR于E，易求得PE的長和△QPE的面積，設PQ交CD于G，由于CG∥PE，可證得△CQG∽△EQP，根據(jù)相似三角形的面積比等于相似比的平方即可得到S的值．
（2）當t=5時，Q、B重合，線段PR與CD相交，設PR與CD相交于G，可仿照（1）的方法求得△RCG的面積，從而由△RPQ、△RCG的面積差求得陰影部分的面積．
（3）當5≤t≤8時，AB與PQ相交，RP與CD相交，仿照（1）的方法，可求得正方形外部的兩個小三角形的面積，進而可參照（2）的方法求得陰影部分的面積表達式，由此可得到關于S、t的函數(shù)關系式，根據(jù)函數(shù)的性質即可得到S的最大值．
解答：解：（1）作PE⊥QR，E為垂足．
∵PQ=PR，
∴QE=RE=QR=4，
在Rt△PEQ中
∴PE==3；（1分）
當t=3時，QC=3，設PQ與DC交于點G．
∵PE∥DC，
∴△QCG∽△QEP．（2分）
∴，
∵S_△QEP=×4×3=6，
∴S=×6=（cm²）．（3分）

（2）當t=5時，CR=3．
設PR與DC交于G，由△RCG∽△REP，可求出CG=，
所以，S_△RCG=×3×=（cm²），（5分）
S=12-=（cm²）．（6分）

（3）當5≤t≤8時，QB=t-5，RC=8-t，設PQ交AB于點H，
由△QBH∽△QEP，EQ=4，∴BQ：EQ=（t-5）：4，
∴S_△BQH：S_△PEQ=（t-5）²：4²，又S_△PEQ=6，
∴S_△QBH=（t-5）²（7分）
由△RCG∽△REP，同理得S_△RCG=（8-t）²（8分）
∴S=12-（t-5）²-（8-t）²．即S=-（9分）
當t=-=時，S最大，S的最大值==（cm²）．（10分）
點評：此題考查了正方形的性質、等腰三角形的性質、相似三角形的判定和性質、圖形面積的求法等知識，熟練掌握相似三角形的性質（相似三角形的面積比等于相似比的平方）是解答此題的關鍵．