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已知正方形ABCD的边长为2,以BC边为直径作半圆O,P为DC上一动点(可与D重...

已知正方形ABCD的边长为2,以BC边为直径作半圆O,P为DC上一动点(可与D重合但不与C重合),连接BP交半圆O于点E,过点O作直线l∥CE交AB(或AD)于点Q.
(1)如图1,求证:△OBQ∽△PEC;
(2)设DP=t(0≤t<2),直线l截正方形所得左侧部分图形的面积为S,试求S关于t的函数关系式;
(3)当点Q落在AD(不含端点)上时,问以O、P、Q为顶点的三角形能否是等腰三角形?若能,请指出此时点P的位置;若不能,请说明理由.
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(1)首先根据直径所对的圆周角是直角得到∠BEC=90°,而正方形的内角也为直角,从而得到∠BEC=∠QBC,又根据两直线平行得同位角的相等以及同角的余角相等得到∠BOQ=∠BPC,根据两组对应角相等的两三角形相似,进而得证; (2)根据时间t的范围分两种情况考虑:当0≤t≤1时,Q在AB上,直线l截正方形所得左侧部分图形为直角三角形,由两对对应角相等的两三角形相似得到△OBQ∽△PBC,得到比例式,求出QB的长,以及OB的长,求出三角形的面积即为所求的S;当1<t<2时,Q在AD上,此时S表示梯形ABOQ面积,过点Q作QM⊥BC,交BC于点M,利用“ASA”证明△QOM≌△BPC,得到OM=CP,表示出CP得到OM的长,再表示出AQ的长,根据梯形的面积公式即可求出S; (3)利用反证法,方法是根据图形表示出三角形OPQ的三边,分别假设其中的两者相等,推出矛盾,假设错误,故以O、P、Q为顶点的三角形不可能是等腰三角形. 【解析】 (1)∵直径所对的圆周角为90°, ∴∠BEC=90°=∠QBC, ∵直线l∥CE交AB(或AD)于点Q. ∴∠BOQ=∠BCE, 又∠BCE+∠PCE=90°,∠PCE+∠BPC=90°, ∴∠BOQ=∠BPC, ∴△OBQ∽△PEC; (2)当0≤t≤1时,Q在AB上, ∵∠OBQ=∠PCB=90°, 又∵∠PBC+∠QOB=90°,∠QOB+∠BQO=90°, ∴∠PBC=∠BQO, ∴△OBQ∽△PBC, ∴QB:BC=BO:PC,即QB:2=1:(2-t), 解得:QB=,又OB=BC=1, 则S=OB•QB=; 当1<t<2时,Q在AD上,此时S表示梯形ABOQ面积, 根据题意画出图形,如图所示: 过点Q作QM⊥BC,交BC于点M, ∵ABCD为正方形, ∴∠QMO=∠BCP=90°,AB=BC=QM, 又∠QOM+∠OQM=90°,∠QOM+∠PBC=90°, ∴∠OQM=∠PBC, ∴△QOM≌△BPC, 又DP=t,DC=2,得到:CP=2-t, ∴OM=PC=2-t, ∴AQ=1-(2-t)=t-1, 则S==t; (3)当Q在AD上(不含端点)上时, 连接PQ,由QM=2,OM=2-t, 根据勾股定理得:OQ2=4+(2-t)2=t2-4t+8, 又QD=2-(t-1)=3-t,DP=t, 根据勾股定理得:QP2=(3-t)2+t2=2t2-6t+9, 连接OP,由PC=2-t,OC=1, 根据勾股定理得:OP2=12+(2-t)2=t2-4t+5, 显然OP≠OQ; 假设OP=PQ,即2t2-6t+9=t2-4t+5, 解得t=2, P与C重合,不合题意,假设错误,故OP≠PQ, 若OQ=PQ,t2-4t+8=2t2-6t+9, 整理得:t2-2t+1=0,即(t-1)2=0, 解得:t=1, 不合题意,假设错误,故OQ≠PQ; ∴当Q落在AD(不含端点)上时,以O、P、Q为顶点的三角形不可能是等腰三角形.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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