Question

如圖，已知在平面直角坐標(biāo)系中，直角梯形ABCD，AB∥CD，AD=CD，∠ABC=90°，A、B在x軸上，點(diǎn)D在y軸上，若tan∠OAD=

4

3

，B點(diǎn)的坐標(biāo)為（5，0）．
（1）求直線AC的解析式；
（2）若點(diǎn)Q、P分別從點(diǎn)C、A同時(shí)出發(fā)，點(diǎn)Q沿線段CA向點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)P沿線段AB向點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)，Q點(diǎn)的速度為每秒

5

個(gè)單位長度，P點(diǎn)的速度為每秒2個(gè)單位長度，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒，△PQE的面積為S，求S與t的函數(shù)關(guān)系式（請(qǐng)直接寫出自變量t的取值范圍）；
（3）在（2）的條件下，過P點(diǎn)作PQ的垂線交直線CD于點(diǎn)M，在P、Q運(yùn)動(dòng)的過程中，是否在平面內(nèi)有一點(diǎn)N，使四邊形QPMN為正方形？若存在，求出N點(diǎn)的坐標(biāo)；若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)正切值表示出AO、DO，由勾股定理求出AD，由條件可以表示出CD，由CD=OB，求出點(diǎn)A、點(diǎn)C的坐標(biāo)，由待定系數(shù)法就可以求出直線AC的解析式；
（2）先求出∠BAC的正弦值，然后根據(jù)三角形的面積公式分段進(jìn)行計(jì)算就可以表示出S與t的函數(shù)關(guān)系式，而求出結(jié)論；

解答：解：（1）∵tan∠OAD=

4

3

，且tan∠OAD=

DO

AO

，
∴

DO

AO

=

4

3

．
設(shè)DO=4x，AO=3x，在Rt△AOD中，由勾股定理得：
AD=4x．
∵AD=CD，
∴CD=5x，
∵AB∥CD，∠ABC=90°，
∴∠DOB=∠ODC=∠DCB=90°，
∴四邊形OBCD是矩形，
∴OB=CD=5x．
∵B（5，0），
∴OB=5，
∴5x=5，
∴x=1，
∴AO=3，DO=4，
∴A（-3，0），C（5，4）．
設(shè)直線AC的解析式為，y=kx+b，由題意得

0=-3k+b 4=5k+b

，
解得：

k= 1 2 b= 3 2

．
故直線AC的解析式為：y=

1

2

x+

3

2

．

（2）∵當(dāng)x=0時(shí)，y=

3

2

，
∴E（0，

3

2

），
∴OE=

3

2

，
∴DE=

5

2

．
在Rt△CDE和Rt△AOE中由勾股定理得：
CE=

5 5

2

，AE=

3 5

2

，
∴AC=4

5

．
∵OA=3，OB=5，
∴AB=8，
∵BC=4，
∴tan∠BAC=

1

2

，sin∠BAC=

5

5

，
∴當(dāng)0＜t＜

5

2

時(shí)，S=

2t(4 5 - 5 t) 5 5

2

-

2t× 3 2

2

，=-t²-

5

2

t；
當(dāng)

5

2

＜t≤4時(shí)，S=

2t× 3 2

2

-

2t(4 5 - 5 t) 5 5

2

=t²-

5

2

t；
綜上所述，
∴S=

-t2+ 5 2 t(0＜t＜ 5 2 ) t2- 5 2 t( 5 2 ＜t≤4)

；

（3）①如圖1，作NH⊥CD與H，MG⊥AB與G，QR⊥AB與R，
∴∠MHN=∠MGP=∠PRQ=90°，
∵四邊形QPMN為正方形，
∴MP=MN=PQ，∠NMP=∠MPQ=90°，
∴∠NMH=∠GMP=∠QPR，
∵在△MHN和△PRQ中，

∠MHN=∠PRQ ∠NMH=∠QPR MN=QP

，
∴△MHN≌△PRQ（AAS）．
∴NH=QR．
在△GMP和△RPQ中，

∠MGP=∠PRQ ∠GMP=∠QPR MP=PQ

∴△GMP≌△RPQ（AAS），
∴GM=RP．GP=QR．
∵GM=OD=4cm，
∴RP=4cm．
∵

AR

4 5 - 5 t

=

4 5

8

，
∴AR=8-2t，
∴PR=8-2t-2t=4，
∴t=1，
∴AR=6，AP=2，
∴PO=1，
∵

QR

AR

=

1

2

∴QR=3，
∴GO=4，
∴HN=3，MH=4，．
∴H、O在同一直線上，
∴N（0，7）
②如圖2，作NS⊥CD于S，QH⊥AB于H，MR⊥AB于R，
∴∠NSM=∠QHP=∠PRM=90°，
∵四邊形PQNM是正方形，
∴∠QPM=∠PMN=90°，PQ=PM=MN，
∴∠HPQ=∠PMR=∠NMS，
∴同①可以得出△NSM≌△QHP≌△PRM，
∴NS=QH=PR，HP=MR=SM=4，
∵

AH

AQ

=

8

4 5

，
∴

AH

4 5 - 5 t

=

8

4 5

，
∴AH=8-2t，
∴2t-（8-2t）=4，
∴t=3，
∴AH=2，HO=1，
∴QH=SN=1，OR=4，
∴SM=OR，
∴S在y軸上，
∴N（0，5）
綜上所述，N點(diǎn)的坐標(biāo)為：（0，7）或（0，5）

點(diǎn)評(píng)：本題是一道一次函數(shù)的綜合試題，考查了特殊角的三角函數(shù)值的運(yùn)用，矩形的性質(zhì)的運(yùn)用，全等三角形的判定及性質(zhì)的運(yùn)用，勾股定理的運(yùn)用．