题目内容
【题目】(14分)如图,在边长为2的正方形ABCD中,G是AD延长线上的一点,且DG=AD,动点M从A出发,以每秒1个单位的速度沿着A→C→G的路线向G点匀速运动(M不与A、G重合),设运动时间为t秒。连接BM并延长交AG于N。
(1)是否存在点M,使△ABM为等腰三角形?若存在,分析点M的位置;若不存在,请说明理由;
(2)当点N在AD边上时,若BN⊥HN,NH交∠CDG的平分线于H,求证:BN=NH;
(3)过点M分别用AB、AD的垂线,垂足分别为E、F,矩形AEMF与△ACG重叠部分的面积为S,求S的最大值。
【答案】(1)详见解析;(2)详见解析;(3)当t=秒时,S的最大值为
.
【解析】
试题分析:(1)△ABM为等腰三角形有三种情况,①AM=BM,②AB=BM,③AM=AB,根据这三种情况确定M的位置.(2)根据同角的的余角相等可证∠ABN=∠DNH,再证∠BKN=∠NDH=135,BK=DN,利用ASA可判定△BNK≌△NHD,进而根据全等三角形的对应边相等可得BN=NH.(3)矩形AEMF与△ACG重叠部分分两种情况,①当点M在AC上时,即0<t≤时,当点M在CG上时,即
<t<
时,分别求出在这两种情况时矩形AEMF与△ACG重叠部分的面积S与运动时间t之间的函数关系式,利用二次函数的性质求得这两种情况各自的最大值,再进行比较,找出最大的即为本题答案.
试题解析:
(1)当点M为AC中点时,有AM=BM,则△ABM为等腰三角形;
当点M与点C重合时,AB=BM,则△ABM为等腰三角形;
当点M在AC上且AM=2时,AM=AB,则△ABM为等腰三角形.
证明:在AB上取点K,使AK=AN,连接KN.
∵AB=AD,BK=AB-AK,ND=AD-AN,∴BK=DN.
又DH平分直角∠CDG,∴∠CDH=45,∴∠NDH=90+45=135.
∴∠BKN=180-∠AKN=135,∴∠BKN=∠NDH.
∵在Rt△ABN中,∠ABN+∠ANB=90,又BN⊥NH,即∠BNH=90
∴∠ANB+∠DNH=180-∠BNH=180-90=90
∴∠ABN=∠DNH.∴△BNK≌△NHD(ASA),∴BN=NH.
①当点M在AC上时,即0<t≤时,易知:△AMF为等腰直角三角形.
∵AM=t,∴AF=FM=.
∴S=.
当点M在CG上时,即<t<
时,CM=t-
,MG=
-t.
∵AD=DG,∠ADC=∠CDG,CD=CD,
∴△ACD≌△GCD(SAS),
∴∠ACD=∠GCD=45
∴∠ACM=∠ACD+∠GCD=90
∴∠G=90-∠GCD=90-45=45
∴△MFG为等腰直角三角形.
∴
②在0<t≤范围内,当t=
时,S的最大值为
.
在<t<
范围内,
,当
时,S的最大值为
.
∵
∴当t=秒时,S的最大值为
.
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