题目内容

10.如图1,ABCD是一张矩形纸片,AD=BC=1,AB=CD=5.在矩形ABCD的边AB上取一点M,在CD上取一点N,将纸片沿MN折叠,使MB与DN交于点K,得到△MNK,KB交MN于O.
(1)①若∠1=80°,求∠MKN=20°;
②不同的折叠得到不同的△MNK,△MNK的面积的最大值为$\frac{13}{10}$.
(2)将纸片按如图2所示的方法再沿KP折叠,使点M在线段KD上,两次折叠部分与原矩形的重合部分为四边形KPMN,设四边形KPMN的面积为S.
①判断四边形KPMN的形状,并说明理由;
②求出S的最小值与最大值;
③四边形KPMN能成为某种特殊四边形吗?指出此时折痕MN需要满足的条件,并求出S的值.

分析 (1)①只要证明∠KNM=∠KMN=80°,即可解决问题.
②如图1中,当点B与点D重合时,△MKN的面积最大,设DM=x.根据勾股定理列出方程即可解决问题.
(2)①结论:四边形KPMN是平行四边形.只要证明KN=PM,KN∥PM即可.
②当点D与M重合,点B与点K重合时,S最大,设BD=B′D=BD′=x,A′P=C′N=y,由题意$\left\{\begin{array}{l}{2x+Y=5}\\{{x}^{2}=1+{y}^{2}}\end{array}\right.$,解方程组即可.当MK⊥A′B′时,根据垂线段最短可知,MK的最小值为1,此时S的最小值为1.
③当∠NMB′=60°或120°时,四边形KPMN是菱形.求出菱形的高和边长即可.

解答 解:(1)①如图2中,

∵DN∥AM,
∴∠DNM=∠1=80°,
∵∠KMN=∠1=80°,
∴∠NKM=180°-∠KNM-∠KMN=20°,
故答案为20°.

②如图1中,当点B与点D重合时,△MKN的面积最大,设DM=x.

在Rt△AMD中,AD=1,AM=5-x,DM=x,
∴x2=12+(5-x)2,
∴x=$\frac{13}{5}$,
由①可知∠DMN=∠DNM,
∴KN=DM=$\frac{13}{5}$,
∴△KNM的面积最大值为$\frac{1}{2}$•$\frac{13}{5}$•1=$\frac{13}{10}$.
故答案为$\frac{13}{10}$.

(2)①结论:四边形KPMN是平行四边形.
理由:如图3中,

∵A′B′∥C′D′,
∴∠KNM=∠NMB′=∠NMK,
∴KN=KM,同理可证KM=PM,
∴KN=PM,∵KN∥PM,
∴四边形KPMN是平行四边形.

②如图4中,

当点D与M重合,点B与点K重合时,S最大.设BD=B′D=BD′=x,A′P=C′N=y,
由题意$\left\{\begin{array}{l}{2x+Y=5}\\{{x}^{2}=1+{y}^{2}}\end{array}\right.$,解得$\left\{\begin{array}{l}{x=\frac{10-\sqrt{22}}{3}}\\{y=\frac{2\sqrt{22}-5}{3}}\end{array}\right.$或$\left\{\begin{array}{l}{x=\frac{10+\sqrt{22}}{3}}\\{y=\frac{-5-2\sqrt{22}}{3}}\end{array}\right.$(舍弃).
∴NK=$\frac{10-\sqrt{22}}{3}$,
∴S的最大值=$\frac{10-\sqrt{22}}{3}$.
当MK⊥A′B′时,根据垂线段最短可知,MK的最小值为1,此时S的最小值为1.

③四边形KPMN能成为某种特殊四边形,当∠NMB′=60°或120°时,四边形KPMN是菱形.
此时菱形的高为1,边长为$\frac{2\sqrt{3}}{3}$,所以S=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$.

点评 本题考查四边形综合题、平行四边形的性质、勾股定理、二元二次方程组、菱形的判定和性质等知识,第一个问题中的②解题的关键是正确寻找点B的位置,第二个问题中的②的解题关键是学会利用方程组解决问题,属于中考压轴题.

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