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解:
(1) 四边形$ABCD$是勾股四边形,理由如下:
$\because △ ABC$绕顶点$B$按顺时针方向旋转$60°$得到$△ DBE,$
$\therefore AC=DE,$$BC=BE,$$∠ CBE=60°,$
$\therefore △ CBE$为等边三角形,
$\therefore BC=CE,$$∠ BCE=60°。$
$\because ∠ DCB=30°,$
$\therefore ∠ DCE = ∠ DCB + ∠ BCE = 30° + 60° = 90°,$
$\therefore$ 在$\mathrm{Rt}△ DCE$中,$DC^2 + CE^2 = DE^2,$
$\therefore DC^2 + BC^2 = AC^2,$
$\therefore$ 四边形$ABCD$是勾股四边形。
(2) 如下图,将$△ ABC$绕顶点$B$按逆时针方向旋转$60°,$使点$C$与点$D$重合,得到$△ EBD,$连接$AE。$

由旋转的特征,得$AB=BE,$$AC=DE,$$∠ ABE=60°,$
$\therefore △ ABE$是等边三角形,
$\therefore ∠ BAE=60°,$$AB=AE。$
$\because ∠ DAB=30°,$
$\therefore ∠ DAE = ∠ DAB + ∠ BAE = 30° + 60° = 90°,$
$\therefore$ 在$\mathrm{Rt}△ DAE$中,$DE^2 = AD^2 + AE^2,$
$\therefore AC^2 = AD^2 + AB^2。$
$\because AB=5,$$AD=8,$
$\therefore AC = \sqrt{8^2 + 5^2} = \sqrt{89}。$
即$AC$的长为$\sqrt{89}。$
$3$或$\frac{27}{5}$或$\frac{13}{2}$或$6$
解:
​$ (1) $​在​$△ ABC$​中,​$∠ ACB=90°$​,​$AB=5\ \mathrm {cm}$​,​$BC=3\ \mathrm {cm}$​,
根据勾股定理,得​$AC=4\ \mathrm {cm}$​。
​$ ① $​若点​$P $​在​$CA$​上,则​$CP = t\mathrm {cm} = 3\ \mathrm {cm}$​,
∴​$t=3$​。
​$ ② $​若点​$P $​在​$AB$​上​$($​不与点​$B$​重合​$)$​,
​$ $​则​$CP=CB=3\ \mathrm {cm}$​,​$AP=(t-4)\mathrm {cm}$​。
​$ $​过点​$C$​作​$CH ⊥ AB$​于点​$H$​,则​$PB=2BH$​。
​$ $​由​$S_{△ ABC} = \frac {1}{2}\ \mathrm {AC} · BC = \frac {1}{2}\ \mathrm {AB} · CH$​,得​$CH=\frac {12}{5}\mathrm {cm}$​。
​$ $​在​$Rt△ BCH$​中,
∵​$BH^2 + CH^2 = BC^2$​,
∴​$BH=\frac {9}{5}\mathrm {cm}$​,
∴​$PB=2BH=\frac {18}{5}\mathrm {cm}$​。
​$ $​由​$AP + PB = AB$​,得​$t - 4 + \frac {18}{5} = 5$​,
​$ $​解得​$ t=\frac {27}{5}$​。
​$ ③ $​当点​$P $​与点​$B$​重合时,​$CP=3\ \mathrm {cm}$​,此时​$t=4+5=9$​。
综上所述,当​$t $​的值为​$3$​或​$\frac {27}{5}$​或​$9$​时,​$CP=3\ \mathrm {cm}$​。

【分析】
本题围绕“勾股四边形”的定义展开,需结合旋转的性质、等边三角形和直角三角形的判定解题。
(1) 判断四边形ABCD是否为勾股四边形,需验证是否存在相邻两边的平方和等于一条对角线的平方:利用旋转性质得到△CBE为等边三角形,结合已知∠DCB=30°推出∠DCE=90°,在Rt△DCE中用勾股定理转化得到四边形ABCD的边与对角线的关系,符合勾股四边形定义。
(2) 求AC的长时,通过旋转构造等边△ABE,将AC转化为DE,证明△DAE为直角三角形,再用勾股定理计算AC长度。
【解析】
(1) 四边形ABCD是勾股四边形,理由如下:
∵ △ABC绕顶点B顺时针旋转60°得到△DBE,
∴ AC=DE,BC=BE,∠CBE=60°,
∴ △CBE是等边三角形(有一个角为60°的等腰三角形是等边三角形),
∴ BC=CE,∠BCE=60°,

∵ ∠DCB=30°,
∴ ∠DCE=∠DCB + ∠BCE = 30° + 60° = 90°,
在Rt△DCE中,由勾股定理得:DC² + CE² = DE²,
将CE=BC,DE=AC代入,得:DC² + BC² = AC²,
根据勾股四边形的定义,可知四边形ABCD是勾股四边形。
(2) 将△ABC绕顶点B按逆时针方向旋转60°,使点C与点D重合,得到△EBD,连接AE。
由旋转的性质得:AB=BE,AC=DE,∠ABE=60°,
∴ △ABE是等边三角形,
∴ ∠BAE=60°,AE=AB=5,

∵ ∠DAB=30°,
∴ ∠DAE=∠DAB + ∠BAE = 90°,
在Rt△DAE中,由勾股定理得:DE² = AD² + AE²,
将DE=AC,AD=8,AE=5代入,得:AC² = 8² + 5² = 89,
∴ AC = √89。
【答案】
(1) 是;(2) √89
【知识点】
勾股定理、旋转的性质、等边三角形的判定与性质
【点评】
本题考查勾股四边形的定义,核心是利用旋转构造等边三角形和直角三角形,将分散线段集中后结合勾股定理求解,体现了几何变换的解题作用,需熟练掌握相关定理的应用。
【难度系数】
0.5
【分析】
首先利用勾股定理求出直角△ABC中AC的长度,再根据动点P的运动路径(C→A→B),分情况讨论P的位置,结合等腰三角形的性质、勾股定理、三角形面积法求解对应时间t。对于第(1)问,CP=3cm需分P在CA上、P在AB上、P与B重合三种情况;第(2)问△BCP为等腰三角形,需分BC=BP、BC=CP、BP=CP三种情况,分别计算t的值。
【解析】
在$△ABC$中,$∠ACB=90°$,$AB=5\ \mathrm{cm}$,$BC=3\ \mathrm{cm}$,由勾股定理得:
$AC=\sqrt{AB^2 - BC^2}=\sqrt{5^2 - 3^2}=4\ \mathrm{cm}$,动点P速度为$1\ \mathrm{cm/s}$,运动时间为$t\ \mathrm{s}$,则P运动路程为$t\ \mathrm{cm}$。
(1)求$CP=3\ \mathrm{cm}$时的t:
① 当P在CA上时,$CP=t$,令$t=3$,满足$0<t≤4$,故$t=3$;
② 当P在AB上且不与B重合时,$CP=CB=3\ \mathrm{cm}$,过C作$CH⊥AB$于H,由三角形面积公式:
$S_{△ABC}=\frac{1}{2}AC·BC=\frac{1}{2}AB·CH$,代入得$\frac{1}{2}×4×3=\frac{1}{2}×5×CH$,解得$CH=\frac{12}{5}\ \mathrm{cm}$;
在$Rt△BCH$中,由勾股定理得$BH=\sqrt{BC^2 - CH^2}=\sqrt{3^2 - (\frac{12}{5})^2}=\frac{9}{5}\ \mathrm{cm}$,
因$CP=CB$,$CH⊥AB$,故H为PB中点,$PB=2BH=\frac{18}{5}\ \mathrm{cm}$,
此时P运动路程为$CA + (AB - PB)=4 + (5 - \frac{18}{5})=\frac{27}{5}\ \mathrm{cm}$,故$t=\frac{27}{5}$;
③ 当P与B重合时,$CP=CB=3\ \mathrm{cm}$,P运动路程为$CA + AB=4+5=9\ \mathrm{cm}$,故$t=9$;
综上,当$t=3$或$\frac{27}{5}$或$9$时,$CP=3\ \mathrm{cm}$。
(2)求$△BCP$为等腰三角形时的t:
分三种情况:
① 若$BC=BP=3\ \mathrm{cm}$,则$AP=AB - BP=5-3=2\ \mathrm{cm}$,P运动路程为$CA + AP=4+2=6\ \mathrm{cm}$,故$t=6$;
② 若$BC=CP=3\ \mathrm{cm}$,同(1)中②的情况,得$t=\frac{27}{5}$;
③ 若$BP=CP$,设$BP=CP=x\ \mathrm{cm}$,P在AB上,由坐标法或勾股定理可得$AP=\frac{5}{2}\ \mathrm{cm}$,P运动路程为$CA + AP=4+\frac{5}{2}=\frac{13}{2}\ \mathrm{cm}$,故$t=\frac{13}{2}$;
④ 当P在CA上时,$CP=BC=3\ \mathrm{cm}$,对应$t=3$;
综上,t的值为$3$或$\frac{27}{5}$或$\frac{13}{2}$或$6$。
【答案】
(1) $t=3$或$\frac{27}{5}$或$9$;(2) $3$或$\frac{27}{5}$或$\frac{13}{2}$或$6$
【知识点】
勾股定理、等腰三角形性质、动点问题
【点评】
本题为直角三角形背景下的动点问题,需运用分类讨论思想分析动点位置,结合勾股定理、面积法、等腰三角形性质求解,考查学生的逻辑推理与综合应用能力,是中等难度的几何综合题。
【难度系数】
0.5