Question

如圖，在矩形ABCD中，AB=6cm，BC=8cm，動點P以2cm/s的速度，從點B出發，沿B→D的方向，向點D運動；動點Q以3cm/s的速度，從點D出發，沿D→C→B的方向，向點B移動．若P、Q兩點同時出發，當其中一點到達目的地時整個運動隨之結束，設運動時間為t秒．
（1）求△PQD的面積S（cm²）與運動時間t（s）之間的函數關系式，并寫出自變量t的取值范圍．
（2）在運動過程中，當t為何值時，△PQD是以∠PDQ為頂角的等腰三角形？并說明：此時，△PQD的面積恰好等于

1

2

PQ²．
（3）在運動過程中，是否存在這樣的t，使得△PQD為直角三角形？若存在，請求出所有符合條件的t的值；若不存在，請說明理由．

Answer 1

（1）∵AB=6cm，BC=8cm，
∴BD=

AB2+BC2

=

62+82

=10，
∵點P的速度是2cm/s，點Q的速度是3cm/m，
∴點P從點B到達點D的時間是10÷2=5秒，
點Q從點D到達點C的時間是6÷3=2秒，
到達點B的時間是（6+8）÷3=

14

3

秒，
①如圖1①，點Q在CD上時，作PE⊥DC于點E，
則sin∠BDC=

PE

PD

=

BC

BD

，
即

PE

10-2t

=

8

10

，
解得PE=

8

5

（5-t），
S_△PQD=

1

2

×3t•

8

5

（5-t）=

12

5

t（5-t）=-

12

5

t²+12t（0＜t≤2）；
②如圖2②，點Q在BC上時，作PE⊥BC于點E，
則sin∠CBD=

PE

PB

=

CD

BD

，
即

PE

2t

=

6

10

，
解得PE=

6

5

t，
此時，CQ=3t-6，BQ=（6+8）-3t=14-3t，
S_△PQD=S_△BCD-S_△CDQ-S_△PBQ，
=

1

2

×8×6-

1

2

×6（3t-6）-

1

2

×（14-3t）×

6

5

t，
=24-9t+18-

42

5

t+

9

5

t²，
=

9

5

t²-

87

5

t+42（2≤t＜

14

3

），
綜上所述，S與t的關系式為S=-

12

5

t²+12t（0＜t≤2）；
S=

9

5

t²-

87

5

t+42（2≤t＜

14

3

）；

（2）如圖2，∵DP=DQ，PB=2t，DQ=3t，BD=10cm，
∴10-2t=3t，
∴t=2，
∴DQ=3t=6，
∴Q點與C點重合，
∴S_△PQD=-

12

5

t²+12t=

72

5

cm²，
做PH⊥DC，
∴PH∥BC，
∴

PH

BC

=

DH

DC

=

PD

BD

，
∵t=2，
∴PD=6cm，
∴

PH

8

=

DH

6

=

3

5

，
∴PH=

24

5

cm，DH=

18

5

cm，
∴HQ=HC=6-

18

5

=

12

5

cm，
∵∠PHC=90°，
∴PQ²=

144

5

cm²，
∴

1

2

PQ²=

72

5

cm²，
即S_△PQD=

1

2

PQ²；

（3）存在這樣的t，使得△PQD為直角三角形，
①如圖3，若∠PQD=90°，△PQD為直角三角形，
∵矩形ABCD，
∴PQ∥BC，
∴

DQ

DC

=

DP

DB

，
∵PD=10-2t，DQ=3t，BD=10cm，CD=6cm，
∴

10-2t

10

=

3t

6

，
∴t=

10

7

，
②如圖4，若∠QPD=90°，△PQD為直角三角形，
∴QP⊥BD，
∴PD²=PQ²=DQ²，
∵P點的運動速度為2cm/秒，Q點的運動速度為3cm/秒，
∴BP=2t，CD+CQ=3t，
∵CD=6cm，BD=10cm，BC=8cm，
∴DP=10-2t，BQ=14-3t，CQ=3t-6，
∵∠C=90°，PQ⊥BD，
∴PD²=（10-2t）²=100-40t+4t²，
PQ²=BQ²-BP²=（14-3t）²-（2t）²=196-84t+5t²，
DQ²=CD²+CQ²=6²+（3t-6）²=72+9t²-36t，
∵PD²=PQ²=DQ²，
∴100-40t+4t²+196-84t+5t²=72+9t²-36t，
解方程得：t=

29

11

，
∴當t=

10

7

或者t=

29

11

時，△PQD為直角三角形．