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x轴的正半轴上，点C在y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t秒（0＜t＜5），过P点作ED的平行线交AD于点M，过点M作AE平行线交DE于点N．求四边形PMNE的面积S与时间t之间的函数关系式；当t取何值时，s有最大值，最大值是多少？
（3）在（2）的条件下，当t为何值时，以A，M，E为顶点的三角形为等腰三角形，并求出相应的时刻点M的坐标？

Answer 1

分析：（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=

AE

2

，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．

解答：解：（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=

AE2-AB2

=

52-42

=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=

5

2

．
∴D点坐标为（0，

5

2

）．

（2）如图②∵PM∥ED，
∴△APM∽△AED．
∴

PM

ED

=

AP

AE

，
又知AP=t，ED=

5

2

，AE=5，
PM=

t

5

×

5

2

=

t

2

，
又∵PE=5-t．
而显然四边形PMNE为矩形．
S_矩形PMNE=PM•PE=

t

2

×（5-t）=-

1

2

t²+

5

2

t；
∴S_{四边形PMNE}=-

1

2

（t-

5

2

）²+

25

8

，
又∵0＜

5

2

＜5．
∴当t=

5

2

时，S_矩形PMNE有最大值

25

8

．

（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=

1

2

AE=

5

2

．
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=

1

2

OD=

5

4

，OF=

1

2

OA=

5

2

，
∴当t=

5

2

时，（0＜

5

2

＜5），△AME为等腰三角形．
此时M点坐标为（

5

2

，

5

4

）．
（ii）若以AE为等腰三角形的腰，则AM=AE=5（如图②）
在Rt△AOD中，AD=

OD2+AO2

=

( 5 2 )2+52

=

5 5

2

．
过点M作MF⊥OA，垂足为F．
∵PM∥ED，
∴△APM∽△AED．
∴

AP

AE

=

AM

AD

．
∴t=AP=

AM•AE

AD

=

5×5

5 5 2

=2

5

，
∴PM=

1

2

t=

5

．
∴MF=MP=

5

，OF=OA-AF=OA-AP=5-2

5

，
∴当t=2

5

时，（0＜2

5

＜5），此时M点坐标为（5-2

5

，

5

）．
综合（i）（ii）可知，t=

5

2

或t=2

5

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（

5

2

，

5

4

）或（5-2

5

，

5

）．

点评：本题主要考查了矩形的性质、勾股定理、图形的翻折变换、相似三角形的判定和性质以及二次函数的综合应用等知识点，综合性较强．