小专题(八) 四边形中的动点问题
——教材P68T13的变式与应用
教材母题 如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠B=90°,AB=8 cm,AD=24 cm,BC=26 cm.点P从点A出发,以1 cm/s的速度向点D运动;点Q从点C同时出发以3 cm/s的速度向点B运动.规定其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止运动.从运动开始,使PQ∥CD和PQ=CD,分别需经过多少时间?为什么?
【解答】 ①设经过t s时,PQ∥CD,此时四边形PQCD为平行四边形.
∵PD=(24-t)cm,CQ=3t cm,
∴24-t=3t,∴t=6.
∴当t=6时,PQ∥CD,且PQ=CD.
②设经过t s时,PQ=CD,分别过点P,D作BC 边的垂线PE,DF,垂足分别为E,F.
当CF=EQ 时,四边形PQCD为梯形(腰相等)或平行四边形.
∵∠B=∠A=∠DFB=90 °,
∴四边形ABFD是矩形.∴AD=BF.
∵AD=24 cm,BC=26 cm,
∴CF=BC-BF=2 cm.
当四边形PQCD 为梯形(腰相等)时,
PD+2(BC-AD)=CQ,
∴(24-t)+4=3t.∴t=7.
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∴当t=7 s 时,PQ=CD.
当四边形PQCD 为平行四边形时,由①知,当t=6 s时,PQ=CD.
综上所述,当t=6 s时,PQ∥CD;当t=6 s或7 s时,PQ=CD.
1.如图,在平面直角坐标系中,AB∥OC,A(0,12),B(a,c),C(b,0),并且a,b满足b=++16.动点P从点A出发,在线段AB上以每秒2个单位长度的速度向点B运动;动点Q从点O出发,在线段OC上以每秒1个单位长度的速度向点C运动,点P,Q分别从点A,O同时出发,当点P运动到点B时,点Q随之停止运动.设运动时间为t秒.
(1)求B,C两点的坐标;
(2)当t为何值时,四边形PQCB是平行四边形?并求出此时P,Q两点的坐标;
(3)当t为何值时,△PQC是以PQ为腰的等腰三角形?并求出P,Q两点的坐标.
解:(1)∵b=++16,
∴
解得a=21.
∴a=21,b=16.
∵AB∥OC,A(0,12),
∴c=12.
∴B(21,12),C(16,0).
(2)由题意,得AP=2t,QO=t,
4
则PB=21-2t,QC=16-t.
∵当PB=QC时,四边形PQCB是平行四边形,
∴21-2t=16-t,解得t=5.
∴P(10,12),Q(5,0).
(3)当PQ=CQ时,过点Q作QN⊥AB,垂足为N.
由题意,得PN=AP-OQ=t,则122+t2=(16-t)2,解得t=3.5.∴P(7,12),Q(3.5,0).
当PQ=PC时,过点P作PM⊥x轴,垂足为M.
由题意,得QM=t,CM=16-2t,则t=16-2t,
解得t=.∴P(,12),Q(,0).
综上所述:P1(7,12),Q1(3.5,0);P2(,12),Q2(,0).
2.如图,矩形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,点P是线段AD上一动点(不与点D重合),PO的延长线交BC于点Q.
(1)求证:四边形PBQD为平行四边形;
(2)若AB=3 cm,AD=4 cm,点P从点A出发,以1 cm/s的速度向点D匀速运动.设点P运动时间为t s,问四边形PBQD能够成为菱形吗?如果能,求出相应的t值;如果不能,说明理由.
解:(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴AD∥BC,OD=OB.
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∴∠PDO=∠QBO.
在△POD和△QOB中,
∴△POD≌△QOB(ASA).∴OP=OQ.
又∵OB=OD,
∴四边形PBQD为平行四边形.
(2)四边形PBQD能够成为菱形.
点P从点A出发运动t s时,AP=t cm,PD=(4-t)cm.
当四边形PBQD是菱形时,PB=PD=(4-t)cm.
∵四边形ABCD是矩形,∴∠BAP=90 °.
在Rt△ABP中,AB=3 cm,AP2+AB2=PB2,
即t2+32=(4-t)2,解得t=.
∴点P运动时间为 s时,四边形PBQD为菱形.
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