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【题目】已知,矩形ABCD中,AB=4cm,BC=8cm,AC的垂直平分线EF分别交AD、BC于点E、F,垂足为O.

(1)如图1,连接AF、CE.求证四边形AFCE为菱形,并求AF的长;

(2)如图2,动点P、Q分别从A、C两点同时出发,沿AFBCDE各边匀速运动一周.即点P自A→F→B→A停止,点Q自C→D→E→C停止.在运动过程中,

①已知点P的速度为每秒5cm,点Q的速度为每秒4cm,运动时间为t秒,当A、C、P、Q四点为顶点的四边形是平行四边形时,求t的值.

②若点P、Q的运动路程分别为a、b(单位:cm,ab≠0),已知A、C、P、Q四点为顶点的四边形是平行四边形,求a与b满足的数量关系式.

【答案】1证明见解析,5cm2a+b=12(ab≠0)

【解析】

试题分析:(1)先证明四边形AFCE为平行四边形,再根据对角线互相垂直平分的平行四边形是菱形作出判定;根据勾股定理即可求得AF的长;

(2)①分情况讨论可知,当P点在BF上、Q点在ED上时,才能构成平行四边形,根据平行四边形的性质列出方程求解即可;

②分三种情况讨论可知a与b满足的数量关系式.

解:(1)①四边形ABCD是矩形,

ADBC

∴∠CAD=ACBAEF=CFE

EF垂直平分AC,垂足为O,

OA=OC

∴△AOE≌△COF

OE=OF

四边形AFCE为平行四边形,

EFAC

四边形AFCE为菱形,

②设菱形的边长AF=CF=xcm,则BF=(8﹣x)cm,

在RtABF中,AB=4cm,

由勾股定理得42+(8﹣x)2=x2

解得x=5,

AF=5cm

(2)①显然当P点在AF上时,Q点在CD上,此时A、C、P、Q四点不可能构成平行四边形;

同理P点在AB上时,Q点在DE或CE上或P在BF,Q在CD时不构成平行四边形,也不能构成平行四边形.

因此只有当P点在BF上、Q点在ED上时,才能构成平行四边形,

以A、C、P、Q四点为顶点的四边形是平行四边形时,PC=QA,

点P的速度为每秒5cm,点Q的速度为每秒4cm,运动时间为t秒,

PC=5t,QA=CD+AD﹣4t=12﹣4t,即QA=12﹣4t,

5t=12﹣4t,

解得

以A、C、P、Q四点为顶点的四边形是平行四边形时,秒.

②由题意得,四边形APCQ是平行四边形时,点P、Q在互相平行的对应边上.

分三种情况:

i)如图1,当P点在AF上、Q点在CE上时,AP=CQ,即a=12﹣b,得a+b=12;

ii)如图2,当P点在BF上、Q点在DE上时,AQ=CP,即12﹣b=a,得a+b=12;

iii)如图3,当P点在AB上、Q点在CD上时,AP=CQ,即12﹣a=b,得a+b=12.

综上所述,a与b满足的数量关系式是a+b=12(ab≠0).

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