Question

如图，△ABC是一块锐角三角形余料，边BC=120mm，高AD=80mm，要把它加工成长方形零件PQMN，使长方形PQMN的边QM在BC上，其余两个顶点P，N分别在AB，AC上．
（Ⅰ）求这个长方形零件PQMN面积S的最大值；
（Ⅱ）在这个长方形零件PQMN面积最大时，能否将余下的材料△APN，△BPQ，△NMC剪下再拼成（不计接缝用料及损耗）与长方形PQMN大小一样的长方形？若能，试给出一种拼法；若不能，试说明理由．

Answer 1

（1）设长方形零件PQMN的边PN=a，PQ=x，则AE=80-x．
∵PN∥BC，
∴△APN∽△ABC．
∴

PN

BC

=

AE

AD

．
因此，

a

120

=

80-x

80

．（1分）
解得a=120-

3

2

x．（2分）
所以长方形PQMN的面积S=xa=x（120-

3

2

x）=-

3

2

x²+120x．（3分）
当x=-

120

2×(- 3 2 )

=40时，a=60．（4分）
S_最大值=40×60=2400（mm²）．
所以这个长方形零件PQMN面积S的最大值是2400mm²．（5分）

（2）∵S_△ABC-2S_最大值=

1

2

×120×80-2×2400=0，
∴从理论上说，恰能拼成一个与长方形PQMN大小一样的长方形．
拼法：作△ABC的中位线PN，分别过P，N作BC的
垂线，垂足分别为Q，M，过A作BC的平行线，交QP，MN的延长线于G，H，易知△PBQ≌△PAG，△NMC≌△NHA，
所以将△PBQ，△NMC剪下拼接到△PAG，△NHA的位置，
即得四边形PNHG，此四边形即为长方形零件PQMN面积最大时大小一样的长方形．
（注：拼法描述正确得（2分），画图正确得（1分）．）