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2015
2016
学年
九年级
第一次
月考
数学试卷
解析
2015-2016学九年级(下)第一次月考数学试卷
一、选择题。
1.﹣3的倒数为( )
A.﹣3 B.﹣ C.3 D.
2.关于x的一元二次方程x2﹣4x+k=0有两个相等的实数根,则k的值是( )
A.2 B.﹣2 C.4 D.﹣4[来源:学。科。网Z。X。X。K]
3.计算(﹣2a)2﹣3a2的结果是( )
A.﹣a2 B.a2 C.﹣5a2 D.5a2
4.如图是一张矩形纸片ABCD,AD=10cm,若将纸片沿DE折叠,使DC落在DA上,点C的对应点为点F,若BE=6cm,则CD=( )
A.4cm B.6cm C.8cm D.10cm
5.如图,正比例函数y1=k1x和反比例函数y2=的图象交于A(﹣1,2)、B(1,﹣2)两点,若y1<y2,则x的取值范围是( )
A.x<﹣1或x>1 B.x<﹣1或0<x<1
C.﹣1<x<0或0<x<1 D.﹣1<x<0或x>1
6.如图,把一块直角三角板的直角顶点放在直尺的一边上,如果∠1=32°,那么∠2的度数是( )
A.32° B.58° C.68° D.60°
7.已知三角形两边的长分别是3和6,第三边的长是方程x2﹣6x+8=0的根,则这个三角形的周长等于( )[来源:学科网ZXXK]
A.13 B.11 C.11 或13 D.12或15
8.对于反比例函数y=,下列说法正确的是( )
A.图象经过点(1,﹣1) B.图象位于第二、四象限
C.图象是中心对称图形 D.当x<0时,y随x的增大而增大
9.在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=3,AB=4,那么cosA的值是( )
A. B. C. D.
10.在平面直角坐标系中,正方形的顶点坐标分别为 A(1,1),B(1,﹣1),C(﹣1,﹣1),D(﹣1,1),y轴上有一点 P(0,2).作点P关于点A的对称点P1,作点P1关于点B的对称点P2,作点P2关于点C的对称轴P3,作点P3关于点D的对称点P4,作点P4关于点A的对称点P5,作点P5关于点B的对称点P6,…,按此操作下去,则点P2016的坐标为( )
A.(0,2) B.(2,0) C.(0,﹣2) D.(﹣2,0)
二、填空题。
11.重庆地铁一号线起于朝天门,止于虎溪大学城,全长约36080米.将36080用科学记数法表示为 .
12.若m2﹣n2=6,且m﹣n=2,则m+n= .
13.一个等腰三角形的两边分别为5和6,则这个等腰三角形的周长是 .
14.抛物线y=x2+2x+3的顶点坐标是 .
15.一次函数y=kx+b(k,b为常数,且k≠0)的图象如图所示,根据图象信息可求得关于x的方程kx+b=0的解为 .
16.如图,⊙O的半径为6cm,直线AB是⊙O的切线,切点为点B,弦BC∥AO,若∠A=30°,则劣弧的长为 cm.
三、解答题:解答时,要写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(2015•滨州模拟)计算:﹣(3.14﹣π)0+(1﹣cos30°)×()﹣2.
18.(2015•滨州模拟)解分式方程:.
19.(2015•滨州模拟)已知:如图,▱ABCD中,∠ABC的平分线交AD于E,∠CDA的平分线交BC于F.
(1)求证:△ABE≌△CDF;
(2)连接EF、BD,求证:EF与BD互相平分.
20.(2010•湛江)端午节吃粽子是中华民族的传统习俗,五月初五早晨,小丽的妈妈用不透明的袋子装着一些粽子(粽子除内部馅料不同外,其他一切均相同),其中香肠馅粽子两个,还有一些绿豆馅粽子,现小丽从中任意拿出一个是香肠馅粽子的概率为.
(1)求袋子中绿豆馅粽子的个数;
(2)小丽第一次任意拿出一个粽子(不放回),第二次再拿出一个粽子,请你用树形图或列表法,求小丽两次拿到的都是绿豆馅粽子的概率.
21.(2015秋•平阳县期末)如图,△ABC与△DCB中,AC与BD交于点E,且∠A=∠D,AB=DC.
(1)求证:△ABE≌△DCE;
(2)当∠AEB=50°,求∠EBC的度数.
22.(2009•中山)如图所示,A、B两城市相距100km,现计划在这两座城市间修建一条高速公路(即线段AB),经测量,森林保护中心P在A城市的北偏东30°和B城市的北偏西45°的方向上,已知森林保护区的范围在以P点为圆心,50km为半径的圆形区域内,请问计划修建的这条高速公路会不会穿越保护区,为什么?(参考数据:≈1.732,≈1.414)
23.(2012•锦州)某商店经营儿童益智玩具,已知成批购进时的单价是20元.调查发现:销售单价是30元时,月销售量是230件,而销售单价每上涨1元,月销售量就减少10件,但每件玩具售价不能高于40元.设每件玩具的销售单价上涨了x元时(x为正整数),月销售利润为y元.
(1)求y与x的函数关系式并直接写出自变量x的取值范围.
(2)每件玩具的售价定为多少元时,月销售利润恰为2520元?
(3)每件玩具的售价定为多少元时可使月销售利润最大?最大的月利润是多少?
24.(2011•毕节地区)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过M(1,0)和N(3,0)两点,且与y轴交于D(0,3),直线l是抛物线的对称轴.[来源:学+科+网]
(1)求该抛物线的解析式.
(2)若过点A(﹣1,0)的直线AB与抛物线的对称轴和x轴围成的三角形面积为6,求此直线的解析式.
(3)点P在抛物线的对称轴上,⊙P与直线AB和x轴都相切,求点P的坐标.
25.(2016春•莆田校级月考)如图1,梯形ABCD中,AD∥BC,AB=AD=DC=5,BC=11.一个动点P从点B出发,以每秒1个单位长度的速度沿线段BC方向运动,过点P作PQ⊥BC,交折线段BA﹣AD于点Q,以PQ为边向右作正方形PQMN,点N在射线BC上,当Q点到达D点时,运动结束.设点P的运动时间为t秒(t>0).
(1)当正方形PQMN的边MN恰好经过点D时,求运动时间t的值;
(2)在整个运动过程中,设正方形PQMN与△BCD的重合部分面积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式和相应的自变量t的取值范围;
(3)如图2,当点Q在线段AD上运动时,线段PQ与对角线BD交于点E,将△DEQ沿BD翻折,得到△DEF,连接PF.是否存在这样的t,使△PEF是等腰三角形?若存在,求出对应的t的值;若不存在,请说明理由.
2015-2016学年九年级(下)第一次月考数学试卷
参考答案与试题解析
一、选择题。
1.﹣3的倒数为( )
A.﹣3 B.﹣ C.3 D.
【分析】据倒数的定义:若两个数的乘积是1,我们就称这两个数互为倒数.
【解答】解:∵(﹣3)×(﹣)=1,
∴﹣3的倒数是﹣,
故选B.
2.关于x的一元二次方程x2﹣4x+k=0有两个相等的实数根,则k的值是( )
A.2 B.﹣2 C.4 D.﹣4
【分析】由方程有两个相等的实数根,得到根的判别式的值等于0,列出关于k的方程,求出方程的解即可得到k的值
【解答】解:∵x2﹣4x+k=0有两个相等的实数根,
∴△=16﹣4k=0,
解得:k=4.
故选C.
3.计算(﹣2a)2﹣3a2的结果是( )
A.﹣a2 B.a2 C.﹣5a2 D.5a2
【分析】首先利用积的乘方的性质求得(﹣2a)2=4a2,再合并同类项,即可求得答案.[来源:Z&xx&k.Com]
【解答】解:(﹣2a)2﹣3a2=4a2﹣3a2=a2.
故选B.
4.如图是一张矩形纸片ABCD,AD=10cm,若将纸片沿DE折叠,使DC落在DA上,点C的对应点为点F,若BE=6cm,则CD=( )
A.4cm B.6cm C.8cm D.10cm
【分析】由题意知,四边形CEFD是正方形,利用正方形的性质可求得CE=EF=CD=10﹣6=4cm.
【解答】解:∵四边形CEFD是正方形,AD=BC=10,BE=6
∴CE=EF=CD=10﹣6=4cm.
故选A.
5.如图,正比例函数y1=k1x和反比例函数y2=的图象交于A(﹣1,2)、B(1,﹣2)两点,若y1<y2,则x的取值范围是( )
A.x<﹣1或x>1 B.x<﹣1或0<x<1
C.﹣1<x<0或0<x<1 D.﹣1<x<0或x>1
【分析】根据图象找出直线在双曲线下方的x的取值范围即可.
【解答】解:由图象可得,﹣1<x<0或x>1时,y1<y2.
故选:D.
6.如图,把一块直角三角板的直角顶点放在直尺的一边上,如果∠1=32°,那么∠2的度数是( )
A.32° B.58° C.68° D.60°
【分析】本题主要利用两直线平行,同位角相等及余角的定义作答.
【解答】解:根据题意可知,∠2=∠3,
∵∠1+∠2=90°,
∴∠2=90°﹣∠1=58°.
故选:B.
7.已知三角形两边的长分别是3和6,第三边的长是方程x2﹣6x+8=0的根,则这个三角形的周长等于( )
A.13 B.11 C.11 或13 D.12或15
【分析】首先从方程x2﹣6x+8=0中,确定第三边的边长为2或4;其次考查2,3,6或4,3,6能否构成三角形,从而求出三角形的周长.
【解答】解:由方程x2﹣6x+8=0,得:
解得x1=2或x2=4,
当第三边是2时,2+3<6,不能构成三角形,应舍去;
当第三边是4时,三角形的周长为4+3+6=13.
故选A.
8.对于反比例函数y=,下列说法正确的是( )
A.图象经过点(1,﹣1) B.图象位于第二、四象限
C.图象是中心对称图形 D.当x<0时,y随x的增大而增大
【分析】根据反比例函数的性质对四个选项进行逐一分析即可.
【解答】解:A、∵1×(﹣1)=﹣1≠1,∴点(1,﹣1)不在反比例函数y=的图象上,故本选项错误;
B、∵k=1>0,∴反比例函数y=的图象在一、三象限,故本选项错误;
C、∵函数y=是反比例函数,∴此函数的图象是中心对称图形,故本选项正确;
D、∵k=1>0,∴此函数在每一象限内y随x的增大而减小,故本选项错误.
故选:C.
9.在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=3,AB=4,那么cosA的值是( )
A. B. C. D.
【分析】先画出图形,再由锐角三角函数的定义求解即可.
【解答】解:cosA==.
故选B.
10.在平面直角坐标系中,正方形的顶点坐标分别为 A(1,1),B(1,﹣1),C(﹣1,﹣1),D(﹣1,1),y轴上有一点 P(0,2).作点P关于点A的对称点P1,作点P1关于点B的对称点P2,作点P2关于点C的对称轴P3,作点P3关于点D的对称点P4,作点P4关于点A的对称点P5,作点P5关于点B的对称点P6,…,按此操作下去,则点P2016的坐标为( )
A.(0,2) B.(2,0) C.(0,﹣2) D.(﹣2,0)
【分析】从特殊到一般寻找规律,发现从P5开始出现循环,由此即可解决问题.
【解答】解:由题意P1(2,0),P2(0,﹣2),P3(﹣2,0),P4(0,2),P5(2,0),…P5与P1重合,从P5开始出现循环,
2016÷4=504,
∴P2016与P4重合,
∴P2016(0,2).
故选A.
二、填空题。
11.重庆地铁一号线起于朝天门,止于虎溪大学城,全长约36080米.将36080用科学记数法表示为 3.608×104 .
【分析】科学记数法的表示形式为a×10n的形式,其中1≤|a|<10,n为整数.确定n的值时,要看把原数变成a时,小数点移动了多少位,n的绝对值与小数点移动的位数相同.当原数绝对值>1时,n是正数;当原数的绝对值<1时,n是负数.
【解答】解:将36080用科学记数法表示为3.608×104.
故答案为:3.608×104.
12.若m2﹣n2=6,且m﹣n=2,则m+n= 3 .
【分析】将m2﹣n2按平方差公式展开,再将m﹣n的值整体代入,即可求出m+n的值.
【解答】解:m2﹣n2=(m+n)(m﹣n)=(m+n)×2=6,
故m+n=3.
故答案为:3.
13.一个等腰三角形的两边分别为5和6,则这个等腰三角形的周长是 16或17 .
【分析】由于未说明两边哪个是腰哪个是底,故需分:(1)当等腰三角形的腰为5;(2)当等腰三角形的腰为6;两种情况讨论,从而得到其周长.
【解答】解:①当等腰三角形的腰为5,底为6时,周长为5+5+6=16.
②当等腰三角形的腰为6,底为5时,周长为5+6+6=17.
故这个等腰三角形的周长是16或17.
故答案为:16或17.
14.抛物线y=x2+2x+3的顶点坐标是 (﹣1,2) .
【分析】已知抛物线的解析式是一般式,用配方法转化为顶点式,根据顶点式的坐标特点,直接写出顶点坐标.
【解答】解:∵y=x2+2x+3=x2+2x+1﹣1+3=(x+1)2+2,
∴抛物线y=x2+2x+3的顶点坐标是(﹣1,2).
故答案为:(﹣1,2).
15.一次函数y=kx+b(k,b为常数,且k≠0)的图象如图所示,根据图象信息可求得关于x的方程kx+b=0的解为 x=﹣1 .
【分析】先根据一次函数y=kx+b过(2,3),(0,1)点,求出一次函数的解析式,再求出一次函数y=x+1的图象与x轴的交点坐标,即可求出答案.
【解答】解∵一次函数y=kx+b过(2,3),(0,1)点,
∴,
解得:,
一次函数的解析式为:y=x+1,
∵一次函数y=x+1的图象与x轴交于(﹣1,0)点,
∴关于x的方程kx+b=0的解为x=﹣1.
故答案为:x=﹣1.
16.如图,⊙O的半径为6cm,直线AB是⊙O的切线,切点为点B,弦BC∥AO,若∠A=30°,则劣弧的长为 2π cm.
【分析】根据切线的性质可得出OB⊥AB,继而求出∠BOA的度数,利用弦BC∥AO,及OB=OC可得出∠BOC的度数,代入弧长公式即可得出答案.
【解答】解:∵直线AB是⊙O的切线,
∴OB⊥AB,
又∵∠A=30°,
∴∠BOA=60°,
∵弦BC∥AO,OB=OC,
∴△OBC是等边三角形,
即可得∠BOC=60°,
∴劣弧的长==2πcm.
故答案为:2π.
三、解答题:解答时,要写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(2015•滨州模拟)计算:﹣(3.14﹣π)0+(1﹣cos30°)×()﹣2.
【分析】分别计算绝对值、零指数幂,特殊角的三角形函数值,及负整数指数幂,然后得出各部分的最简值,继而合并可得出答案.
【解答】解:原式=﹣1+(1﹣)×4
=﹣1+4﹣2
=;
18.(2015•滨州模拟)解分式方程:.
【分析】根据分式方程的解法,先去分母化成整式方程,再解这个整式方程,最后进行检验即可.
【解答】解: +=2,
﹣=2,
1﹣(1﹣x)=2(x﹣2),
1﹣1+x=2x﹣4,
x﹣2x=﹣4,
x=4,
经检验x=4是原方程的解,
则原方程的解是x=4.
19.(2015•滨州模拟)已知:如图,▱ABCD中,∠ABC的平分线交AD于E,∠CDA的平分线交BC于F.
(1)求证:△ABE≌△CDF;
(2)连接EF、BD,求证:EF与BD互相平分.
【分析】(1)首先由平行四边形的性质可得AB∥CD,AB=CD;∠A=∠C,∠ABC=∠CDA,再由条件∠ABC的平分线交AD于E,∠CDA的平分线交BC于F可得∠ABE=∠ABC,∠CDF=∠CDA,进而得到∠ABE=∠CDF,再利用ASA定理可判定△ABE≌△CDF;
(2)首先根据△ABE≌△CDF可得AE=CF,再根据平行四边形的性质可得AD=CB,AD∥BC,进而得到DE=BF且DE∥BF,根据一组对边平行且相等的四边形是平行四边可证出四边形BFDE是平行四边形,再根据平行四边形对角线互相平分可证出结论.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB=CD,∠A=∠C,∠ABC=∠CDA,
∵BE平分∠ABC,DF平分∠CDA,
∴∠ABE=∠ABC,∠CDF=∠CDA.
∴∠ABE=∠CDF,
在△ABE和△CDF中,
∴△ABE≌△CDF(ASA).
(2)证明:连接EF、DB,
∵△ABE≌△CDF,
∴AE=CF,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD=CB,AD∥BC,
∴DE=BF且DE∥BF.
∴四边形BFDE是平行四边形,
∴EF与BD互相平分.
20.(2010•湛江)端午节吃粽子是中华民族的传统习俗,五月初五早晨,小丽的妈妈用不透明的袋子装着一些粽子(粽子除内部馅料不同外,其他一切均相同),其中香肠馅粽子两个,还有一些绿豆馅粽子,现小丽从中任意拿出一个是香肠馅粽子的概率为.
(1)求袋子中绿豆馅粽子的个数;
(2)小丽第一次任意拿出一个粽子(不放回),第二次再拿出一个粽子,请你用树形图或列表法,求小丽两次拿到的都是绿豆馅粽子的概率.
【分析】(1)香肠馅粽子数除以它的概率即为总粽子数,减去香肠馅粽子数即为绿豆馅粽子的个数;
(2)列举出所有情况,看两次拿到的都是绿豆馅粽子的情况占总情况的多少即可.
【解答】解:(1)2÷﹣2=2(个);
(2)设绿豆馅的粽子分别为1,2;香肠馅的粽子分别为3,4.
共有12种情况,两次拿到的都是绿豆馅粽子的有2种,所以概率是.
21.(2015秋•平阳县期末)如图,△ABC与△DCB中,AC与BD交于点E,且∠A=∠D,AB=DC.
(1)求证:△ABE≌△DCE;
(2)当∠AEB=50°,求∠EBC的度数.
【分析】(1)根据AAS即可推出△ABE和△DCE全等;
(2)根据三角形全等得出EB=EC,推出∠EBC=∠ECB,根据三角形的外角性质得出∠AEB=2∠EBC,代入求出即可.
【解答】(1)证明:在△ABE和△DCE中,
,
∴△ABE≌△DCE(AAS);
(2)解:∵△ABE≌△DCE,
∴BE=EC,
∴∠EBC=∠ECB,
∵∠EBC+∠ECB=∠AEB=50°,
∴∠EBC=25°.
22.(2009•中山)如图所示,A、B两城市相距100km,现计划在这两座城市间修建一条高速公路(即线段AB),经测量,森林保护中心P在A城市的北偏东30°和B城市的北偏西45°的方向上,已知森林保护区的范围在以P点为圆心,50km为半径的圆形区域内,请问计划修建的这条高速公路会不会穿越保护区,为什么?(参考数据:≈1.732,≈1.414)
【分析】过点P作PC⊥AB,C是垂足.AC与BC就都可以根据三角函数用PC表示出来.根据AB的长,得到一个关于PC的方程,解出PC的长.从而判断出这条高速公路会不会穿越保护区.
【解答】解:过点P作PC⊥AB,C是垂足.
则∠APC=30°,∠BPC=45°,
AC=PC•tan30°,BC=PC•tan45°.
∵AC+BC=AB,
∴PC•tan30°+PC•tan45°=100km,
∴PC=100,
∴PC=50(3﹣)≈50×(3﹣1.732)≈63.4km>50km.
答:森林保护区的中心与直线AB的距离大于保护区的半径,所以计划修筑的这条高速公路不会穿越保护区.
23.(2012•锦州)某商店经营儿童益智玩具,已知成批购进时的单价是20元.调查发现:销售单价是30元时,月销售量是230件,而销售单价每上涨1元,月销售量就减少10件,但每件玩具售价不能高于40元.设每件玩具的销售单价上涨了x元时(x为正整数),月销售利润为y元.
(1)求y与x的函数关系式并直接写出自变量x的取值范围.
(2)每件玩具的售价定为多少元时,月销售利润恰为2520元?
(3)每件玩具的售价定为多少元时可使月销售利润最大?最大的月利润是多少?
【分析】(1)根据题意知一件玩具的利润为(30+x﹣20)元,月销售量为(230﹣10x),然后根据月销售利润=一件玩具的利润×月销售量即可求出函数关系式.
(2)把y=2520时代入y=﹣10x2+130x+2300中,求出x的值即可.
(3)把y=﹣10x2+130x+2300化成顶点式,求得当x=6.5时,y有最大值,再根据0<x≤10且x为正整数,分别计算出当x=6和x=7时y的值即可.
【解答】解:(1)根据题意得:
y=(30+x﹣20)(230﹣10x)=﹣10x2+130x+2300,
自变量x的取值范围是:0<x≤10且x为正整数;
(2)当y=2520时,得﹣10x2+130x+2300=2520,
解得x1=2,x2=11(不合题意,舍去)
当x=2时,30+x=32(元)
答:每件玩具的售价定为32元时,月销售利润恰为2520元.
(3)根据题意得:
y=﹣10x2+130x+2300
=﹣10(x﹣6.5)2+2722.5,
∵a=﹣10<0,
∴当x=6.5时,y有最大值为2722.5,
∵0<x≤10且x为正整数,
∴当x=6时,30+x=36,y=2720(元),
当x=7时,30+x=37,y=2720(元),
答:每件玩具的售价定为36元或37元时,每个月可获得最大利润,最大的月利润是2720元.
24.(2011•毕节地区)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过M(1,0)和N(3,0)两点,且与y轴交于D(0,3),直线l是抛物线的对称轴.
(1)求该抛物线的解析式.
(2)若过点A(﹣1,0)的直线AB与抛物线的对称轴和x轴围成的三角形面积为6,求此直线的解析式.
(3)点P在抛物线的对称轴上,⊙P与直线AB和x轴都相切,求点P的坐标.
【分析】(1)根据图象经过M(1,0)和N(3,0)两点,且与y轴交于D(0,3),可利用交点式求出二次函数解析式;
(2)根据直线AB与抛物线的对称轴和x轴围成的三角形面积为6,得出AC,BC的长,得出B点的坐标,即可利用待定系数法求出一次函数解析式;
(3)利用三角形相似求出△ABC∽△CBF,即可求出圆的半径,即可得出P点的坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过M(1,0)和N(3,0)两点,且与y轴交于D(0,3),
∴假设二次函数解析式为:y=a(x﹣1)(x﹣3),
将D(0,3),代入y=a(x﹣1)(x﹣3),得:
3=3a,[来源:Zxxk.Com]
∴a=1,
∴抛物线的解析式为:y=(x﹣1)(x﹣3)=x2﹣4x+3;
(2)∵过点A(﹣1,0)的直线AB与抛物线的对称轴和x轴围成的三角形面积为6
∴AC×BC=6,
∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过M(1,0)和N(3,0)两点,
∴二次函数对称轴为x=2,
∴AC=3,
∴BC=4,
∴B点坐标为:(2,4),
一次函数解析式为:y=kx+b,
∴,
解得:,
y=x+;
当点B在x轴下方,
∵抛物线的对称轴和x轴围成的面积为6,
∴B′C=4,
∴B′(2,﹣4),
∴,
∴
可得:y=﹣x﹣;
(3)过点P作FP⊥AB,设半径PC=PF=r,当点B在x轴上面时,
∵∠ABC=∠PBF,
∠BCA=∠BFP=90°,
∴△BPF∽△BAC,
∴=,即=∴r=1.5,
∵B点坐标为:(2,4),
∴P点坐标为:(2,1.5),
如图2,∵∠B=∠B,
∠BCA=∠BFP=90°,
∴△BPF∽△BAC,
∴=,
即=,
∴r=6,
∴P点坐标为:(2,﹣6),
当点B在x轴的下面,同理可得出P点坐标为:(2,﹣1.5)和(2,6),
∴P点坐标有4种情况:(2,﹣1.5)或(2,6)、(2,1.5)或(2,﹣6).
25.(2016春•莆田校级月考)如图1,梯形ABCD中,AD∥BC,AB=AD=DC=5,BC=11.一个动点P从点B出发,以每秒1个单位长度的速度沿线段BC方向运动,过点P作PQ⊥BC,交折线段BA﹣AD于点Q,以PQ为边向右作正方形PQMN,点N在射线BC上,当Q点到达D点时,运动结束.设点P的运动时间为t秒(t>0).
(1)当正方形PQMN的边MN恰好经过点D时,求运动时间t的值;
(2)在整个运动过程中,设正方形PQMN与△BCD的重合部分面积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式和相应的自变量t的取值范围;
(3)如图2,当点Q在线段AD上运动时,线段PQ与对角线BD交于点E,将△DEQ沿BD翻折,得到△DEF,连接PF.是否存在这样的t,使△PEF是等腰三角形?若存在,求出对应的t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)问题的本质就是求BP的长度.当正方形PQMN的边MN恰好过点D时,点M与点D重合,此时MQ=4,作AG⊥BC于G,DH⊥BC于H,则GP=AQ=AD﹣DQ=1,BP=BG+GP=4,即t=4;
(2)分四种情况:0<t≤3;3<t≤4;4<t≤7;7<t≤8.对于每一种情况,画出标示意图,确定重叠部分的形状,再计算面积;
(3)分三种情况:EF=EP;FE=FP;PE=PF.同样,对于每一种情况,画出对应图形,列方程求解.
【解答】解:(1)如图2,作AG⊥BC于G,DH⊥BC于H,则四边形AGHD是矩形.
∵梯形ABCD中,AB=AD=DC=5,
∴△ABG≌△DCH,
∴BG=(BC﹣AD)=3,AG=4,
∴当正方形PQMN的边MN恰好过点D时,点M与点D重合,此时MQ=4,
GP=AQ=AD﹣DQ=1,BP=BG+GP=4,
∴当t=4时,正方形PQMN的边MN恰好过点D.
(2)如图1,当0<t≤3时,BP=t,
∵tan∠DBC=,tan∠C=tan∠ABC=,
∴GP=t,PQ=t,BN=t+t=t,NR=t,
∴,
如图3,当3<t≤4时,
BP=t,GP=t,PQ=4,BN=t+4,NR=t+2,
∴;
图4,当4<t≤7时,
BP=t,GP=t,PQ=4,PH=8﹣t,BN=t+4,HN=t+4﹣8=t﹣4;
∴CN=3﹣(t﹣4)=7﹣t,NR=,
∴S==;
如图5,当7<t≤8时,
BP=t,GP=t,PQ=4,PH=8﹣t,
∴+=+22;
∴综上所述:
(3)∵∠PEF+∠QEF=180°=∠QDF+∠QEF,
∴∠PEF=∠QDF=2∠ADB=∠ABC,
∴cos∠ABC=cos∠PEF=,
由(1)可知EP=BP=t,则EF=EQ=PQ﹣EP=4﹣t,
如图6,当EF=EP时,
,
∴t=4;
如图7,当FE=FP时,
作FR⊥EP于R,
∴ER=EP=EF,
∴,
∴,
如图8,当PE=PF时,
作PS⊥EF于S,
∴ES=EF=PE,
∴,
∴;
综上所述,当t=4,、时,△PEF是等腰三角形.