解题思路:(1)在Rt△BAE中由勾股定理就可以求出BE的值,就可以求出tan∠ABE=43,由菱形的性质就可以求出∠BAD=∠ABE,由三角函数值就可以表示出PF的值,由正方形的性质就可以得出PN=PF,就有AP+PN=5建立方程求出其解即可;(2)如图1,连结PM,DM.可以分别表示出PM,PD及DM.在进行分类讨论,当PD=PM时,PD2=PM2,建立方程就可以求出结论;当MP=MD时,MP2=MD2建立方程就可以求出结论;当DP=DM时,DP2=DM2建立方程求出结论即可;(3)如图2,图3,图4,图5,图6,分别求出当0≤t≤157,157<t≤3,3<t≤4,4<t≤5,5<t≤8时,由正方形的面积公式,梯形的面积公式,三角形的面积公式就可以表示出S与t的关系式.
(1)∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=DA,AD∥BC,
∴∠BAD=∠ABE.∠BAD=∠C,
∵AE⊥EC,
∴∠E=90°,
∴BE2+AE2=AB2,.
∵AD=5,
∴AB=BC=CD=5.
∵AE=4,
∴BE2+16=25,
∴BE=3.
∴tan∠ABE=[4/3],
∴tan∠BAD=tan∠C=[4/3].
∵AP=t,
∴PF=[4/3]t.
∵四边形PFMN是正方形,
∴PF=FM=MN=PN=[4/3]t,
∴t+[4/3]t=5,
∴t=
15
7.
答:t的值为[15/7];
(2)如图1,连结PM,MD.
①∵AF=t,
∴PD=5-t,PF=[4/3]t,
∴ND=5-t-[4/3]t=5-[7/3]t,PM=
4
2
3t.
在Rt△MND中,由勾股定理,得
MD2=[65/9t2−
70
3t+25.
当PD=PM时,
∴(5-t)2=(
4
2
3]t)2,
∴23t2-90t-225=0,
解得:t1=
60
2−45
23,t2=
−60
2−45
23(舍去);
②当MP=MD时,
∴MP2=MD2,
∴[32/9]t2=[65/9t2−
70
3t+25.
∴11t2-70t+75=0,
解得:t1=5>
15
7](舍去),t2=[15/11];
③当DP=DM时,DP2=DM2,
∴(5-t)2=[65/9t2−
70
3t+25.
∴
56t2
9−
40t
3=0,
解得:t1=0(舍去),t2=
15
7]
综上所述:当t=
60
2−45
23或t=
15
11或t=
15
7时,△PDM是等腰三角形;
(3)①如图2,当0≤t≤[15/7]时,
S=PF2=([4/3]t)2=[16/9]t2;
②如图3,当[15/7]<t≤3时,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=DA,AD∥BC,
∴∠NDC=∠C.
∴tan∠NDC=[4/3t.
∵PD=5-t,PN=
4
3t.
∴DN=
4
3t-(5-t)=
7
3t-5,
∴NG=
28
9t−
20
3].
∴S=[16/9t2−
1
2×(
7
3t−5)(
28
9t−
20
3)=-
50
27t2+
140
9t−
50
3];
③如图4,当3<t≤4时,
∵PF=PN=4,PD=5-t,
∴DN=t-1,
∴NG=[4/3]t-[4/3],
S=16-[1/2]×(t-1)([4/3]t-[4/3])=-[2/3]t2+[4/3]t+[46/3];
④如图5,当4<t≤5时,
PD=5-t,FC=8-t,
∴S=[1/2]PF(PD+FC)=[1/2×4(5-t+8-t)=-4t+26;
⑤如图6,当5<t≤8时
∵FC=8-t,
∴PF=
32
3]-[4/3]t.
∴S=[1/2](8-t)([32/3]-[4/3]t)=[2/3]t2-[32/3]t+[128/3].
∴S=
16
9t2(0≤t≤
15
7)
−
50
27t2+
140
9t−
50
3(
15
7<t≤3)
−
2
3t2+
4
3t+
46
3(3<t≤4)
−4t+26(4<t≤5)
2
3t2−
32
3t+
128
3(5<t≤8).
点评:
本题考点: 四边形综合题.
考点点评: 本题考查了菱形的性质的运用,三角函数值的运用,勾股定理的运用,正方形的性质的运用,正方形的面积公式的运用,梯形的面积公式的运用,三角形的面积公式的运用,解答时运用三角函数值求解是关键.