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如图,四边形ABCD是菱形,对角线AC与BD交于点O,且AC=80,BD=60....

如图,四边形ABCD是菱形,对角线AC与BD交于点O,且AC=80,BD=60.动点M、N分别以每秒1个单位的速度从点A、D同时出发,分别沿A→O→D和D→A运动,当点N到达点A时,M、N同时停止运动.设运动时间为t秒.
(1)求菱形ABCD的周长;
(2)记△DMN的面积为S,求S关于t的解析式,并求S的最大值;
(3)当t=30秒时,在线段OD的垂直平分线上是否存在点P,使得∠DPO=∠DON?若存在,这样的点P有几个?并求出点P到线段OD的距离;若不存在,请说明理由.
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(1)根据勾股定理及菱形的性质,求出菱形的周长; (2)在动点M、N运动过程中:①当0<t≤40时,如答图1所示,②当40<t≤50时,如答图2所示.分别求出S的关系式,然后利用二次函数的性质求出最大值; (3)如答图3所示,在Rt△PKD中,DK长可求出,则只有求出tan∠DPK即可.为此,在△ODM中,作辅助线,构造Rt△OND,作∠NOD平分线OG,则∠GOF=∠DPK.在Rt△OGF中,求出tan∠GOF的值,从而问题解决.解答中提供另外一种解法,请参考. 【解析】 (1)在菱形ABCD中, ∵AC⊥BD ∴AD==50. ∴菱形ABCD的周长为200. (2)过点M作MP⊥AD,垂足为点P. ①当0<t≤40时,如答图1, ∵sin∠OAD===, ∴MP=AM•sin∠OAD=t. S=DN•MP=×t×t=t2; ②当40<t≤50时,如答图2,MD=70-t, ∵sin∠ADO===,∴MP=(70-t). ∴S△DMN=DN•MP=×t×(70-t)=t2+28t=(t-35)2+490. ∴S= 当0<t≤40时,S随t的增大而增大,当t=40时,最大值为480. 当40<t≤50时,S随t的增大而减小,当t=40时,最大值为480. 综上所述,S的最大值为480. (3)存在2个点P,使得∠DPO=∠DON. 方法一:如答图3所示,过点N作NF⊥OD于点F, 则NF=ND•sin∠ODA=30×=24,DF=ND•cos∠ODA=30×=18. ∴OF=12,∴tan∠NOD===2. 作∠NOD的平分线交NF于点G,过点G作GH⊥ON于点H,则FG=GH. ∴S△ONF=OF•NF=S△OGF+S△OGN=OF•FG+ON•GH=(OF+ON)•FG. ∴FG===, ∴tan∠GOF===. 设OD中垂线与OD的交点为K,由对称性可知:∠DPK=∠DPO=∠DON=∠FOG ∴tan∠DPK===, ∴PK=. 根据菱形的对称性可知,在线段OD的下方存在与点P关于OD轴对称的点P′. ∴存在两个点P到OD的距离都是. 方法二:答图4所示,作ON的垂直平分线,交OD的垂直平分线EF于点I,连结OI,IN. 过点N作NG⊥OD,NH⊥EF,垂足分别为G,H. 当t=30时,DN=OD=30,易知△DNG∽△DAO, ∴,即. ∴NG=24,DG=18. ∵EF垂直平分OD, ∴OE=ED=15,EG=NH=3. 设OI=R,EI=x,则 在Rt△OEI中,有R2=152+x2        ① 在Rt△NIH中,有R2=32+(24-x)2     ② 由①、②可得: ∴PE=PI+IE=. 根据对称性可得,在BD下方还存在一个点P′也满足条件. ∴存在两个点P,到OD的距离都是. (注:只求出一个点P并计算正确的扣(1分).)
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考点分析:
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 合计60001
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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