Question

如图①，OABC是一张放在平面直角坐标系中的矩形纸片，O为原点，点A在轴的正半轴上，点C在轴的正半轴上，OA=5，OC=4.
（1）在OC边上取一点D，将纸片沿AD翻折，使点O落在BC边上的点E处，求D、E两点的坐标；
（2）如图②，若AE上有一动点P（不与A、E重合）自A点沿AE方向向E点匀速运动，运动的速度为每秒1个单位长度，设运动的时间为秒，过P点作ED的平行线交AD于点M，过点M作AE的平行线交DE于点N.求四边形PMNE的面积S与时间之间的函数关系式；当取何值时，S有最大值？最大值是多少？
（3）在（2）的条件下，当为何值时，以A、M、E为顶点的三角形为等腰三角形，并求出相应时刻点M的坐标.

Answer 1

（1）依题意可知，折痕AD是四边形OAED的对称轴，
∴在Rt△ABE中，AE=AO=5，AB=4．
BE==3．
∴CE=2．
∴E点坐标为（2，4）．
在Rt△DCE中，DC²+CE²=DE²，
又∵DE=OD．
∴（4﹣OD）²+2²=OD²．
解得：OD=．
∴D点坐标为（0，）．
（2）如图①∵PM∥ED，
∴△APM∽△AED．
∴，
又知AP=t，ED=，AE=5，
PM=×=，
又∵PE=5﹣t．
而显然四边形PMNE为矩形．
S_矩形PMNE=PM•PE=×（5﹣t）=﹣t²+t；
∴S_{四边形PMNE}=﹣（t﹣）²+，
又∵0＜＜5．
∴当t=时，S_矩形PMNE有最大值．
（3）（i）若以AE为等腰三角形的底，则ME=MA（如图①）
在Rt△AED中，ME=MA，
∵PM⊥AE，
∴P为AE的中点，
∴t=AP=AE=．
又∵PM∥ED，
∴M为AD的中点．
过点M作MF⊥OA，垂足为F，则MF是△OAD的中位线，
∴MF=OD=，OF=OA=，
∴当t=时，（0＜＜5），△AME为等腰三角形．
此时M点坐标为（，）．
（ii）若以AE为等腰三角形的腰，则AM=AE=5（如图②）
在Rt△AOD中，AD===．
过点M作MF⊥OA，垂足为F．
∵PM∥ED，
∴△APM∽△AED．
∴．
∴t=AP===2，
∴PM=t=．
∴MF=MP=，OF=OA﹣AF=OA﹣AP=5﹣2，
∴当t=2时，（0＜2＜5），此时M点坐标为（5﹣2，）．
综合（i）（ii）可知，t=或t=2时，以A，M，E为顶点的三角形为等腰三角形，
相应M点的坐标为（，）或（5﹣2，）．
    

解析

（1）根据折叠的性质可知：AE=OA，OD=DE，那么可在直角三角形ABE中，用勾股定理求出BE的长，进而可求出CE的长，也就得出了E点的坐标． 在直角三角形CDE中，CE长已经求出，CD=OC﹣OD=4﹣OD，DE=OD，用勾股定理即可求出OD的长，也就求出了D点的坐标． （2）很显然四边形PMNE是个矩形，可用时间t表示出AP，PE的长，然后根据相似三角形APM和AED求出PM的长，进而可根据矩形的面积公式得出S，t的函数关系式，根据函数的性质即可得出S的最大值及对应的t的值． （3）本题要分两种情况进行讨论： ①ME=MA时，此时MP为三角形ADE的中位线，那么AP=，据此可求出t的值，过M作MF⊥OA于F，那么MF也是三角形AOD的中位线，M点的横坐标为A点横坐标的一半，纵坐标为D点纵坐标的一半．由此可求出M的坐标． ②当MA=AE时，先在直角三角形OAD中求出斜边AD的长，然后根据相似三角形AMP和ADE来求出AP，MP的长，也就能求出t的值．根据折叠的性质，此时AF=AP，MF=MP，也就求出了M的坐标．