25. (本小题 13 分)两个小组同时开始攀登一座 450 m 高的山,第一组的攀登速度是第二组的 1.2 倍,他们比第二组早 15 min 到达顶峰.
(1) 求第二组的攀登速度;
(2) 第二组下山时为了缩短时间,准备加快速度,现有两种方案:
① 前一半路程速度为 p m/min,后一半路程速度为 q m/min;
② 返回速度始终保持为$\frac{p+q}{2}$m/min.
其中$p≠q$,且 p,q 均为正数,两种方案中哪种平均速度更快?
(1) 求第二组的攀登速度;
(2) 第二组下山时为了缩短时间,准备加快速度,现有两种方案:
① 前一半路程速度为 p m/min,后一半路程速度为 q m/min;
② 返回速度始终保持为$\frac{p+q}{2}$m/min.
其中$p≠q$,且 p,q 均为正数,两种方案中哪种平均速度更快?
答案
(1)设第二组的攀登速度为$x$ m/min,则第一组的攀登速度为$1.2x$ m/min。
根据题意,得$\frac{450}{x}-\frac{450}{1.2x}=15$。
方程两边同乘$1.2x$,得$450×1.2 - 450=15×1.2x$。
化简,得$540 - 450=18x$,即$90=18x$。
解得$x=5$。
经检验,$x=5$是原方程的解,且符合题意。
答:第二组的攀登速度为$5$ m/min。
(2)方案①的平均速度$v_1$:总路程为$450$ m,前一半路程时间$\frac{225}{p}$ min,后一半路程时间$\frac{225}{q}$ min,总时间$\frac{225}{p}+\frac{225}{q}=\frac{225(p + q)}{pq}$ min。
$v_1=\frac{450}{\frac{225(p + q)}{pq}}=\frac{2pq}{p + q}$。
方案②的平均速度$v_2=\frac{p + q}{2}$。
比较$v_1$与$v_2$:$v_2 - v_1=\frac{p + q}{2}-\frac{2pq}{p + q}=\frac{(p + q)^2 - 4pq}{2(p + q)}=\frac{(p - q)^2}{2(p + q)}$。
因为$p\neq q$,$p,q>0$,所以$(p - q)^2>0$,$2(p + q)>0$,则$v_2 - v_1>0$,即$v_2>v_1$。
答:方案②平均速度更快。
根据题意,得$\frac{450}{x}-\frac{450}{1.2x}=15$。
方程两边同乘$1.2x$,得$450×1.2 - 450=15×1.2x$。
化简,得$540 - 450=18x$,即$90=18x$。
解得$x=5$。
经检验,$x=5$是原方程的解,且符合题意。
答:第二组的攀登速度为$5$ m/min。
(2)方案①的平均速度$v_1$:总路程为$450$ m,前一半路程时间$\frac{225}{p}$ min,后一半路程时间$\frac{225}{q}$ min,总时间$\frac{225}{p}+\frac{225}{q}=\frac{225(p + q)}{pq}$ min。
$v_1=\frac{450}{\frac{225(p + q)}{pq}}=\frac{2pq}{p + q}$。
方案②的平均速度$v_2=\frac{p + q}{2}$。
比较$v_1$与$v_2$:$v_2 - v_1=\frac{p + q}{2}-\frac{2pq}{p + q}=\frac{(p + q)^2 - 4pq}{2(p + q)}=\frac{(p - q)^2}{2(p + q)}$。
因为$p\neq q$,$p,q>0$,所以$(p - q)^2>0$,$2(p + q)>0$,则$v_2 - v_1>0$,即$v_2>v_1$。
答:方案②平均速度更快。
26. (本小题 13 分)如图,P 是等边三角形 ABC 内一点,$∠BPC= 90^{\circ}$,以 PC 为边在 PC 的左侧作等边三角形 CPQ,连接 AQ.
(1) 根据题意补全图形;
(2) 求$∠AQC$的度数;
(3) 延长 QP 交 AB 于点 D,判断 D 是否为线段 AB 的中点,并说明理由.

(1) 根据题意补全图形;
(2) 求$∠AQC$的度数;
(3) 延长 QP 交 AB 于点 D,判断 D 是否为线段 AB 的中点,并说明理由.
答案
(1) 补全图形如下:以PC为边在PC左侧作等边三角形CPQ,连接AQ。
(2) ∵△ABC是等边三角形,∴AC=BC,∠ACB=60°。
∵△CPQ是等边三角形,∴CQ=CP,∠PCQ=60°。
∴∠ACB=∠PCQ,∴∠ACB-∠ACP=∠PCQ-∠ACP,即∠BCP=∠ACQ。
在△ACQ和△BCP中,$\left\{\begin{array}{l}AC=BC\\∠ACQ=∠BCP\\CQ=CP\end{array}\right.$,∴△ACQ≌△BCP(SAS)。
∴∠AQC=∠BPC=90°。
(3) D是线段AB的中点。理由如下:
∵△CPQ是等边三角形,∴∠CQP=60°,∠CPQ=60°。
∵∠AQC=90°,∴∠AQD=∠AQC-∠CQP=30°。
过A作AE⊥DQ于E,过B作BF⊥DQ于F。
在Rt△AQE中,∠AQD=30°,∴AE=$\frac{1}{2}$AQ。
∵△ACQ≌△BCP,∴AQ=BP。
在△BPC中,∠BPC=90°,∠CPQ=60°,∴∠BPQ=∠BPC-∠CPQ=30°。
在Rt△BPF中,∠BPQ=30°,∴BF=$\frac{1}{2}$BP。
∵AQ=BP,∴AE=BF。
∵AE⊥DQ,BF⊥DQ,∴∠AED=∠BFD=90°。
又∠ADE=∠BDF,∴△ADE≌△BDF(AAS)。
∴AD=BD,即D是AB中点。
(2) ∵△ABC是等边三角形,∴AC=BC,∠ACB=60°。
∵△CPQ是等边三角形,∴CQ=CP,∠PCQ=60°。
∴∠ACB=∠PCQ,∴∠ACB-∠ACP=∠PCQ-∠ACP,即∠BCP=∠ACQ。
在△ACQ和△BCP中,$\left\{\begin{array}{l}AC=BC\\∠ACQ=∠BCP\\CQ=CP\end{array}\right.$,∴△ACQ≌△BCP(SAS)。
∴∠AQC=∠BPC=90°。
(3) D是线段AB的中点。理由如下:
∵△CPQ是等边三角形,∴∠CQP=60°,∠CPQ=60°。
∵∠AQC=90°,∴∠AQD=∠AQC-∠CQP=30°。
过A作AE⊥DQ于E,过B作BF⊥DQ于F。
在Rt△AQE中,∠AQD=30°,∴AE=$\frac{1}{2}$AQ。
∵△ACQ≌△BCP,∴AQ=BP。
在△BPC中,∠BPC=90°,∠CPQ=60°,∴∠BPQ=∠BPC-∠CPQ=30°。
在Rt△BPF中,∠BPQ=30°,∴BF=$\frac{1}{2}$BP。
∵AQ=BP,∴AE=BF。
∵AE⊥DQ,BF⊥DQ,∴∠AED=∠BFD=90°。
又∠ADE=∠BDF,∴△ADE≌△BDF(AAS)。
∴AD=BD,即D是AB中点。
登录