题目内容
已知正方形ABCD,边长为3,对角线AC,BD交点O,直角MPN绕顶点P旋转,角的两边分别与线段AB,AD交于点M,N(不与点B,A,D重合). 设DN=x,四边形AMPN的面积为y.在下面情况下,y随x的变化而变化吗?若不变,请求出面积y的值;若变化,请求出y与x的关系式.(1)如图1,点P与点O重合;
(2)如图2,点P在正方形的对角线AC上,且AP=2PC;
(3)如图3,点P在正方形的对角线BD上,且DP=2PB.
分析:(1)结合图形可知点P与点O重合,当x变化时,y不变,即可得出答案;
(2)利用已知得出△APE∽△ACD,即可得出
=
,进而得出△PEN≌△PFM,即可求出面积;
(3)根据DP=2PB,x变化,y变化,即可得出y=-
x+
.
(2)利用已知得出△APE∽△ACD,即可得出
| PE |
| CD |
| AP |
| AC |
(3)根据DP=2PB,x变化,y变化,即可得出y=-
| 3 |
| 4 |
| 7 |
| 2 |
解答:
解:(1)当x变化时,y不变.
如图1,y=S四边形AMON=S正方形AFOE=
×
=
.(3分)
(2)当x变化时,y不变.
如图2,作PE⊥AD于E,PF⊥AB于F.(4分)
∵AC是正方形ABCD的对角线,
∴∠BAD=90°,AC平分∠BAD.
∴四边形AFPE是矩形,PF=PE.
∴四边形AFPE是正方形.(5分)
∵∠ADC=90°,
∴PE∥CD.
∴△APE∽△ACD.
∴
=
.
∵AP=2PC,CD=3,
∴
=
.
∴PE=2.
∵∠FPE=90°,∠MPN=90°,
∴∠FPN+∠NPE=90°,∠FPN+∠MPF=90°.
∴∠NPE=∠MPF.
∵∠PEN=∠PFM=90°,PE=PF,
∴△PEN≌△PFM.(6分)
∴y=S四边形AMON=S正方形AFOE=4.(7分)
(3)x变化,y变化.
作PE⊥AD,PF⊥AB,
∵∠MPF+∠MPE=90°,∠NPE+∠MPE=90°,
∴∠MPF=∠EPN,
又∵∠MFP=∠PEN=90°,
∴△MFP∽△NEP,
∴
=
,
∵点P在正方形的对角线BD上,且DP=2PB,PF∥AD,
∴
=
,
∴PF=1,EP=2,
∵DN=x,EN=2-x,
∴MF=1-
,
∴AM=1+
,
∴y=S四边形AMPN=S梯形AEPM+S△PEN=
×(2+1+
)×1+
×2×(2-x)=-
x+
,0<x<3.(10分)
如图1,y=S四边形AMON=S正方形AFOE=
| 3 |
| 2 |
| 3 |
| 2 |
| 9 |
| 4 |
(2)当x变化时,y不变.
如图2,作PE⊥AD于E,PF⊥AB于F.(4分)
∴∠BAD=90°,AC平分∠BAD.
∴四边形AFPE是矩形,PF=PE.
∴四边形AFPE是正方形.(5分)
∵∠ADC=90°,
∴PE∥CD.
∴△APE∽△ACD.
∴
| PE |
| CD |
| AP |
| AC |
∵AP=2PC,CD=3,
∴
| PE |
| 3 |
| 2 |
| 3 |
∴PE=2.
∵∠FPE=90°,∠MPN=90°,
∴∠FPN+∠NPE=90°,∠FPN+∠MPF=90°.
∴∠NPE=∠MPF.
∵∠PEN=∠PFM=90°,PE=PF,
∴△PEN≌△PFM.(6分)
∴y=S四边形AMON=S正方形AFOE=4.(7分)
(3)x变化,y变化.
作PE⊥AD,PF⊥AB,
∵∠MPF+∠MPE=90°,∠NPE+∠MPE=90°,
∴∠MPF=∠EPN,
又∵∠MFP=∠PEN=90°,
∴△MFP∽△NEP,
∴
| PE |
| PF |
| EN |
| MF |
∵点P在正方形的对角线BD上,且DP=2PB,PF∥AD,
∴
| PF |
| AD |
| PB |
| BD |
| 1 |
| 3 |
∴PF=1,EP=2,
∵DN=x,EN=2-x,
∴MF=1-
| x |
| 2 |
∴AM=1+
| x |
| 2 |
∴y=S四边形AMPN=S梯形AEPM+S△PEN=
| 1 |
| 2 |
| x |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 3 |
| 4 |
| 7 |
| 2 |
点评:此题主要考查了相似三角形的判定与性质以及正方形的性质等知识,根据图形变化已知条件是近几年中考新题型,同学们应重点掌握.
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