题目内容
【题目】已知:如图①,在等腰直角中,斜边.
(1)请你在图①的边上求作一点,使得;
(2)如图②,在(1)问的条件下,将边沿方向平移,使得点、、对应点分别为、、,连接,.若平移的距离为1,求的大小及此时四边形的面积;
(3)将边沿方向平移个单位至,是否存在这样的,使得在直线上有一点,满足,且此时四边形的面积最大?若存在,求出四边形面积的最大值及平移距离的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)详见解析;(2),;(3)存在,当时,四边形面积最大值为
【解析】
(1)利用等腰三角形“三线合一”的性质,取AC中点为点P即可.
(2)延长AP、CD相交于点M,取AB的中点F,连接PF.证明△APE≌△MPD,得到AP=MP,从而可得PF是△ABM的中位线.进而得到PF是AB的垂直平分线,这样可以得出∠APB=2∠M=2∠EAP.由AE=PE可得∠M=∠MPD=∠EPA=∠EAP,所以可得∠PDB=2∠M,由AC∥ED可得∠PDB=∠ACB=45°,所以∠APB=45°.
(3)如图,以AB为边长,在直线AB的右侧作等边三角形ABO,在以O为圆心、OA长为半径作⊙O.过点O作OM⊥AC,交⊙O于点M,点M在AC的右上方.过点M作AC的平行线DE,AE∥BC,BC的延长线交DE于点D.则此时满足∠AMB=30°,此时四边形ABDE的面积最大.
解:(1)利用等腰三角形的“三线合一”性质,取AC的中点P,连接BP即可,如下图所示:
(2)如下图所示:
延长AQ、CD相交于点M,取AB的中点F,连接PF.
由平移的性质可得,DE=AC=2,AE=CD=1,AC∥DE,AE∥CD
设∠EAQ=x
∵点Q是DE的中点∴QE=QD=DE=1
∴QE=AE
∴∠AQE=∠EAQ=x,∴∠MQD=∠AQE=x
∵AE∥CD ∴∠M=∠EAQ=x
在△AQE和△MQD中
,∴△AQE≌△MQD(AAS)
∴AQ=MQ
∵点F是AB的中点
∴QF是△ABM的中位线
∵由题知,∠ABC=90°
∴∠AFQ=90°
∴PF⊥AB,点F是AB的中点
∴BQ=AQ=MQ
∴∠QBM=∠M=x
∴∠AQB=∠QBM+∠M=2x
由题知∠ACB=45°且AC∥DE
∴∠QDB=∠ACB=45°
∵∠QDB=∠MQD+∠M=2x
∴2x=45°即∠AQB=45°
在等腰直角△ABC中,斜边AC=2,则AB=BC=
∴BD=BC+CD=
∴四边形ABDE的面积为:
故答案为:,.
(3) 存在.
如下图,以AB为边长,在直线AB的右侧作等边三角形ABO,在以O为圆心、OA长为半径作⊙O.过点O作OM⊥MD,交⊙O于点M,点M在AC的右上方.
过点M作AC的平行线DE,AE∥BC,BC的延长线交DE于点D,AE交⊙O于点H.
则此时满足∠AMB=30°,此时四边形ABDE的面积最大.
作OF⊥AE于F,OM与AE相交于点N.
∵AE∥CD,DE∥AC
∴四边形ACDE是平行四边形
∴AE=CD,DE=AC=2
∴∠EDC=∠ACB=45°
∴∠AEM=∠EDC=45°
∵OM⊥AC
∴OM⊥DE
∴∠NME=90°
∴NE=MN,∠MNH=45°
由(2)知,AB=BC=
∴⊙O的半径是.
连接BH,∵AE∥BC,∠ABC=90°
∴∠BAH=180°-∠ABC=90°
∵∠AMB=30°,
∴∠AHB=∠AMB=30°
∴
∵OF⊥AH,点O是圆心
∴
根据勾股定理得
∵∠FNO=∠MNH=45°
∴
∴
∴
∴
∴
故答案为:当时,四边形面积最大值为.