Question

如圖，已知矩形ABCD中，AB=40，BC=60，點E為AD中點．點P從點B出發(fā)沿折線BE-EC以每秒5個單位長的速度向點C勻速運動；同時點Q從點B出發(fā)沿線段BC以每秒3個單位長的速度向點C勻速運動．當點P與點C重合時停止運動，點Q也隨之停止運動．設(shè)點P，Q的運動時間是t秒（t＞0）．
（1）當點P沿著BE方向運動到點E位置時，請你確定此時點Q的位置；
（2）當點P在BE上運動時（不包括B，E），請你判斷四邊形ABQP的形狀，并說明理由；
（3）設(shè)四邊形ABQP的面積為S，請你寫出S與t的函數(shù)關(guān)系式；
（4）在點P，Q的運動過程中，四邊形ABQP的面積S是否存在最大值？若存在，請求出最大值；若不存在，請說明理由．

Answer 1

分析：（1）點Q位于BC的中點，根據(jù)矩形的性質(zhì)和已知條件解答即可；
（2）四邊形ABQP是直角梯形，過點E作EF⊥BC與點F，利用兩邊比值相等以及其夾角相等時兩個三角形相似判定△PBQ∽△EBF，再有相似的性質(zhì)即可證明四邊形ABQP是直角梯形；
（3）本題需要分①當0＜t＜10時②當t=10時，③當10＜t＜20時三種情況討論，再分別求出出S與t的函數(shù)關(guān)系式；
（4）有（3）可知每種情況下的s與t的函數(shù)關(guān)系式，利用梯形的面積公式和矩形的面積公式以及二次函數(shù)的最值求出其面積，再比較大小即可．

解答：解：（1）∵在矩形ABCD中，點E為AD的中點，
∴AE=30，
∵AB=40，
∴BE=50，t=50÷5=10，
∴BQ=10×3=30．
∴此時點Q位于BC的中點；

（2）四邊形ABQP是直角梯形．
如圖3，當點P在BE上運動時，過點E作EF⊥BC與點F．
則BF=30，BP=5t，BQ=3t，
又∵BE=50，
∴

BP

BE

=

BQ

BF

，
又∵∠PBQ=∠EBF．
∴△PBQ∽△EBF，
∴∠PQB=∠EFB=90°．
∴PQ∥EF∥AB，
∴四邊形ABQP是直角梯形；

（3）①當0＜t＜10時，由（2）可知四邊形ABQP是直角梯形，
∴S=

1

2

（PQ+AB）BQ=

1

2

（4t+40）×3t=6t²+60t，
②當t=10時，易知四邊形ABQP是矩形，
∴S=30×40=1200，
③當10＜t＜20時，如圖4，過點P作PN⊥EF與點N，
則∠PNE=∠CFE=90°，
又∵∠PEN=∠CEF，
∴△PEN∽△CEF．
∴

PN

CF

=

EP

EC

=

EN

EF

．
又∵EP=5t-50，EC=50，CF=30，EF=40．
∴EN=4t-40，PN=3t-30，
又∵BQ=3t，
∴FQ=3t-30，
∴PN=FQ，易知四邊形NFQP為矩形，
∴PQ∥NF，PQ=NF=80-4t．
∴PQ∥AB，
∴四邊形ABQP為直角梯形．
∴S=

1

2

（PQ+AB）BQ=

1

2

（80-4t+40）×3t=-6t²+180t（10＜t＜20）；

（4）當0＜t＜10時，S=6t²+60t，0＜S＜1200；
當t=10時，S=1200；
當10＜t＜20時，S=-6t²+180t=-6（t-15）²+1350，
當t=15時，S=1350．
綜上所述，四邊形ABQP的面積S存在最大值，最大值為1350．

點評：本題綜合性的考查了矩形的性質(zhì)、相似三角形的判定和相似三角形的性質(zhì)、直角梯形的性質(zhì)和判定、矩形的面積公式梯形的面積公式以及二次函數(shù)的最值問題和討論討論思想，題目難度很大，綜合性很強，是一道中考壓軸題．