题目内容

如图①,已知两个菱形ABCD和EFGH是以坐标原点O为位似中心的位似图形(菱形ABCD与菱形EFGH的位似比为21),∠BAD=120°,对角线均在坐标轴上,抛物线经过AD的中点M.

⑴填空:A点坐标为          ,D点坐标为          ;

⑵操作:如图②,固定菱形ABCD,将菱形EFGH绕O点顺时针方向旋转度角,并延长OE交AD于P,延长OH交CD于Q.

探究1:在旋转的过程中是否存在某一角度,使得四边形AFEP是平行四边形?若存在,请推断出的值;若不存在,说明理由;

探究2:设AP=,四边形OPDQ的面积为,求与之间的函数关系式,并指出的取值范围.

 


(1)A(0,2),D(,0)

(2)探究1:当α=60°时,四边形AFEP是平行四边形 

理由如下:

∵两菱形的位似比为21,OA=2,OD=,菱形ABCD边长为4,∠BAO=60°

∴菱形EFGH的边长EF=AD=2,∠FEO=60°

∵在旋转过程中EF的长和∠FEO的大小始终不变

∴当射线OE旋转到经过M点时,P与M重合,AM=AP=2

△AOP为等边三角形,∠APO=∠AOP=60°

那么,∠APO=∠FEO=60°,则EF∥AP

又∵EF=AM=2

∴当旋转角度α=∠AOP=60°时,EF平行且等于AP

∴α=60°时,四边形AFEP为平行四边形.

探究2:过P点作PR⊥y轴于R,过Q作QT⊥x轴于T,设TQ=y,则:

PR=AP?sin60°=,OR=OA-AR=2-AP?cos60°=2-x,

OT=OD-DT=-TQ?tan60°=-

∵它绕对称中心O旋转时∠POR=∠QOT

∴Rt△POR∽Rt△QOT

∴    ∴,

化简得:

∴S===

即S与x的函数关系式为:S=  (0<x<4)

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