题目内容

【题目】如图,在菱形ABCD中,对角线AC、BD交于点O,已知AC=2,AB=5.

(1)求BD的长;

(2)点E为直线AD上的一个动点,连接CE,将线段EC绕点C顺时针旋转∠BCD的角度后得到对应的线段CF(即∠ECF=∠BCD),EF交CD于点P.

①当E为AD的中点时,求EF的长;

②连接AF、DF,当DF的长度最小时,求△ACF的面积.

【答案】(1)BD=4;(2)①EF=2;②当DF的长度最小时,△ACF的面积为14.

【解析】

(1)由菱形的性质得出AD=AB=BC=CD=5,AC⊥BD,由勾股定理求出OB,即可得出BD的长;

(2)①过点C作CH⊥AD于H,由菱形的性质和三角函数得出求出AH=2,由勾股定理求出求出再由勾股定理求出证明△BCD∽△ECF,得出即可得出结果;

②先证明△BCE≌△DCF,得出BE=DF,当BE最小时,DF就最小,且BE⊥DE时,BE最小,此时∠EBC=∠FDC=90°,BE=DF=4,△EBC的面积=△ABC的面积=△DCF的面积,则四边形ACFD的面积=2△ABC的面积=20,过点F作FH⊥AD于H,过点C作CP⊥AD于P,则∠CPD=90°,证明△PCD∽△HDF,得出求出即可得出△ACF的面积.

(1)∵四边形ABCD是菱形,

∴AD=AB=BC=CD=5,AC⊥BD,OA=OC=AC=,OB=OD,

在Rt△ABO中,由勾股定理得:OB===2,

∴BD=2OB=4;

(2)①过点C作CH⊥AD于H,如图1所示:

∵四边形ABCD是菱形,

∴∠BAC=∠DAC,

∴cos∠BAC=cos∠DAC,

∴==,即=,

∴AH=2,

∴CH==4,

∵E为AD的中点,

∴AE=AD=,

∴HE=AE-AH=,

在Rt△CHE中,由勾股定理得:EC==,

由旋转的性质得:∠ECF=∠BCD,CF=CE,

∴=,

∴△BCD∽△ECF,

∴,即=,

解得:EF=2;

②如图2所示:

∵∠BCD=∠ECF,

∴∠BCD-DCE=∠ECF-∠DCE,即∠BCE=∠DCF,

在△BCE和△DCF中,,

∴△BCE≌△DCF(SAS),

∴BE=DF,

当BE最小时,DF就最小,且BE⊥DE时,BE最小,

此时∠EBC=∠FDC=90°,BE=DF=4,△EBC的面积=△ABC的面积=△DCF的面积,

则四边形ACFD的面积=2△ABC的面积=5×4=20,

过点F作FH⊥AD于H,过点C作CP⊥AD于P,

则∠CPD=90°,

∴∠PCD+∠PDC=90°,

∵∠FDC=90°,

∴∠PDC+∠HDF=90°,

∴∠PCD=∠HDF,

∴△PCD∽△HDF,

∴==,

∴HF=4×=,

∴△ADF的面积=ADHF=×5×=6,

∴△ACF的面积=四边形ACFD的面积-△ADF的面积=20-6=14,

即当DF的长度最小时,△ACF的面积为14.

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