Question

問題探究：
（1）請在圖①中作出兩條直線，使它們將圓面四等分；
（2）如圖②，M是正方形ABCD內一定點，請在圖②中作出兩條直線（要求其中一條直線必須過點M）使它們將正方形ABCD的面積四等分，并說明理由．
問題解決：
（3）如圖③，在四邊形ABCD中，AB∥CD，AB+CD=BC，點P是AD的中點，如果AB=a，CD=b，且b＞a，那么在邊BC上是否存在一點Q，使PQ所在直線將四邊形ABCD的面積分成相等的兩部分？如若存在，求出BQ的長；若不存在，說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）畫出互相垂直的兩直徑即可；
（2）連接AC、BD交于O，作直線OM，分別交AD于P，交BC于Q，過O作EF⊥OM交DC于F，交AB于E，則直線EF、OM將正方形的面積四等份，根據三角形的面積公式和正方形的性質求出即可；
（3）當BQ=CD=b時，PQ將四邊形ABCD的面積二等份，連接BP并延長交CD的延長線于點E，證△ABP≌△DEP求出BP=EP，連接CP，求出S_△BPC=S_△EPC，作PF⊥CD，PG⊥BC，由BC=AB+CD=DE+CD=CE，求出S_△BPC-S_△CQP+S_△ABP=S_△CPE-S_△DEP+S_△CQP，即可得出S_{四邊形ABQP}=S_{四邊形CDPQ}即可．
解答：解：（1）如圖1所示，

（2）連接AC、BD交于O，作直線OM，分別交AD于P，交BC于Q，過O作EF⊥OM交DC于F，交AB于E，
則直線EF、OM將正方形的面積四等份，
理由是：∵點O是正方形ABCD的對稱中心，
∴AP=CQ，EB=DF，
在△AOP和△EOB中
∵∠AOP=90°-∠AOE，∠BOE=90°-∠AOE，
∴∠AOP=∠BOE，
∵OA=OB，∠OAP=∠EBO=45°，
∴△AOP≌△EOB，
∴AP=BE=DF=CQ，
設O到正方形ABCD一邊的距離是d，
則（AP+AE）d=（BE+BQ）d=（CQ+CF）d=（PD+DF）d，
∴S_{四邊形AEOP}=S_{四邊形BEOC}=S_{四邊形CQOF}=S_{四邊形DPOF}，
直線EF、OM將正方形ABCD面積四等份；

（3）存在，當BQ=CD=b時，PQ將四邊形ABCD的面積二等份，
理由是：如圖③，連接BP并延長交CD的延長線于點E，
∵AB∥CD，
∴∠A=∠EDP，
∵在△ABP和△DEP中

∴△ABP≌△DEP（ASA），
∴BP=EP，
連接CP，
∵△BPC的邊BP和△EPC的邊EP上的高相等，
又∵BP=EP，
∴S_△BPC=S_△EPC，
作PF⊥CD，PG⊥BC，由BC=AB+CD=DE+CD=CE，
由三角形面積公式得：PF=PG，
在CB上截取CQ=DE=AB=a，則S_△CQP=S_△DEP=S_△ABP
∴S_△BPC-S_△CQP+S_△ABP=S_△CPE-S_△DEP+S_△CQP
即：S_{四邊形ABQP}=S_{四邊形CDPQ}，
∵BC=AB+CD=a+b，
∴BQ=b，
∴當BQ=b時，直線PQ將四邊形ABCD的面積分成相等的兩部分．
點評：本題考查了正方形性質，菱形性質，三角形的面積等知識點的應用，主要考查學生綜合運用性質進行推理的能力，注意：等底等高的三角形的面積相等．