题目内容

【题目】如图所示,在菱形ABCD中,AB=4,∠BAD=120°,点EF分别在菱形的边BCCD上运动,且∠EAF=60°EF不与BCD重合,连接ACEFP点.

(1)证明:不论EFBCCD上如何运动,总有BE=CF

(2)BE=1时,求AP的长;

(3)当点EFBCCD上滑动时,分别探讨四边形AECFCEF的面积是否发生变化?如果不变,直接写出这个定值;如果变化,是最大值还是最小值?并直接写出最大(或最小)值.

【答案】(1) 见解析;(2) AP=(3)四边形AECF的面积不变,定值为CEF的面积变化最大值.

【解析】

1)先求证AB=AC,进而求证△ABC△ACD为等边三角形,得∠4=60°AC=AB进而求证△ABE≌△ACF,即可求得BE=CF

2)首先利用勾股定理得出AE的长,进而得出△AEF是等边三角形,进而得出△APF∽△AFC,进而求出AP的长;

3)根据△ABE≌△ACF可得SABE=SACF,故根据S四边形AECF= SABC即可解题;当正三角形AEF的边AEBC垂直时,边AE最短.△AEF的面积会随着AE的变化而变化,且当AE最短时,正三角形AEF的面积会最小,又根据SCEF=S四边形AECF-SAEF,则△CEF的面积就会最大.

1)证明:如图1

∵菱形ABCD,∠BAD=120°

∵∠1+EAC=60°,∠3+EAC=60°

∴∠1=3

∵∠BAD=120°

∴∠ABC=60°

∴△ABCACD为等边三角形

∴∠4=60°AC=AB

∴在ABEACF中,

∴△ABE≌△ACFASA),

BE=CF

2)解:如图2,过点EEMAB于点M

BE=1,∠B=60°,∠BME=90°

BM=,则ME=

AM=

AE=

由(1)得:AE=AF

又∵∠EAF=60°

∴△AEF是等边三角形,

AF=,∠AFP=60°

∴∠AFP=4

又∵∠3=3

∴△APF∽△AFC

解得:AP=

3)解:四边形AECF的面积不变,△CEF的面积发生变化.

理由:由(1)得△ABE≌△ACF

SABE=SACF

S四边形AECF=SAEC+SACF=SAEC+SABE=SABC,是定值,

如图3,作AHBCH点,

BH=2

S四边形AECF=SABC=BCAH=BC

垂线段最短可知,当正三角形AEF的边AEBC垂直时,边AE最短.

△AEF的面积会随着AE的变化而变化,且当AE最短时,

正三角形AEF的面积会最小,

SCEF=S四边形AECF-SAEF,则△CEF的面积就会最大.

SCEF=S四边形AECF-SAEF=

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