题目内容

【题目】如图,等边边长为,点是的内心,,绕点旋转,分别交线段、于、两点,连接,给出下列四个结论:①形状不变;②的面积最小不会小于四边形的面积的四分之一;③四边形的面积始终不变;④周长的最小值为.上述结论中正确的个数是( )

A.4B.3C.2D.1

【答案】A

【解析】

连接OB、OC,利用SAS证出△ODB≌△OEC,从而得出△ODE是顶角为120°的等腰三角形,即可判断①;过点O作OH⊥DE,则DH=EH,利用锐角三角函数可得OH=OE和DE=OE,然后三角形的面积公式可得S△ODE=OE2,从而得出OE最小时,S△ODE最小,根据垂线段最短即可求出S△ODE的最小值,然后证出S四边形ODBE=S△OBC=即可判断②和③;求出的周长=a+DE,求出DE的最小值即可判断④.

解:连接OB、OC

∵是等边三角形,点是的内心,

∴∠ABC=∠ACB=60°,BO=CO,BO、CO平分∠ABC和∠ACB

∴∠OBA=∠OBC=∠ABC=30°,∠OCA=∠OCB=∠ACB=30°

∴∠OBA=∠OCB,∠BOC=180°-∠OBC-∠OCB=120°

∵

∴∠BOC

∴∠FOG-∠BOE=∠BOC-∠BOE

∴∠BOD=∠COE

在△ODB和△OEC中

∴△ODB≌△OEC

∴OD=OE

∴△ODE是顶角为120°的等腰三角形,

∴形状不变,故①正确;

过点O作OH⊥DE,则DH=EH

∵△ODE是顶角为120°的等腰三角形

∴∠ODE=∠OED=(180°-120°)=30°

∴OH=OE·sin∠OED=OE,EH= OE·cos∠OED=OE

∴DE=2EH=OE

∴S△ODE=DE·OH=OE2

∴OE最小时,S△ODE最小,

过点O作OE′⊥BC于E′,根据垂线段最短,OE′即为OE的最小值

∴BE′=BC=

在Rt△OBE′中

OE′=BE′·tan∠OBE′=×=

∴S△ODE的最小值为OE′2=

∵△ODB≌△OEC

∴S四边形ODBE=S△ODB+S△OBE= S△OEC+S△OBE=S△OBC=BC·OE′=

∵=×

∴S△ODE≤S四边形ODBE

即的面积最小不会小于四边形的面积的四分之一,故②正确;

∵S四边形ODBE=

∴四边形的面积始终不变,故③正确;

∵△ODB≌△OEC

∴DB=EC

∴的周长=DB+BE+DE= EC+BE+DE=BC+DE=a+DE

∴DE最小时的周长最小

∵DE=OE

∴OE最小时,DE最小

而OE的最小值为OE′=

∴DE的最小值为×=

∴的周长的最小值为a+=,故④正确;

综上:4个结论都正确,

故选A.

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