题目内容

16.已知正方形ABCD,AB=8,点E、F分别从点A、D同时出发,以每秒1m的速度分别沿着线段AB、DC向点B、C方向的运动,设运动时间为t.
(1)求证:OE=OF.
(2)在点E、F的运动过程中,连结AF.设线段AE、OE、OF、AF所形成的图形面积为S.
探究:①S的大小是否会随着运动时间为t的变化而变化?若会变化,试求出S与t的函数关系式;若不会变化,请说明理由.
②连结EF,当运动时间为t为何值时,△OEF的面积恰好等于的$\frac{1}{3}$S.

分析 (1)根据正方形的性质得出OA=OD,∠EAO=∠FDO=45°,求出AE=DF=t,根据SAS推出△EAO≌△FDO即可;
(2)①延长EO交DC于M,求出△AOE≌△COM,根据全等三角形的性质得出AE=CM=t,根据S=S四边形AEMF-S△FOM求出即可;
②根据全等得出OE=OM,求出S△EOF=$\frac{1}{2}$S△EFM=16-4t,即可得出方程16-4t=$\frac{1}{3}$×16,求出即可.

解答 (1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴OA=OD,∠EAO=∠FDO=45°,
∵点E、F分别从点A、D同时出发,以每秒1m的速度分别沿着线段AB、DC向点B、C方向的运动,设运动时间为t,
∴AE=DF=t,
在△EAO和△FDO中
$\left\{\begin{array}{l}{OA=OD}\\{∠EAO=∠FDO}\\{AE=DF}\end{array}\right.$
∴△EAO≌△FDO(SAS),
∴OE=OF;

(2)解:①S的大小不会随着运动时间为t的变化而变化,
理由是:延长EO交DC于M,
当M在FC上时,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠OAE=∠MCO=45°,OA=OC,
在△AOE和△COM中
$\left\{\begin{array}{l}{∠EAO=∠MCO}\\{AO=CO}\\{∠AOE=∠COM}\end{array}\right.$
∴△AOE≌△COM(ASA),
∴AE=CM=t,
∴S=S四边形AEMF-S△FOM
=$\frac{1}{2}$(t+8-t-t)•8-$\frac{1}{2}$×(8-t-t)•4
=16,

当M在FD上时,
S=△AOE+S△AOF
=S△COM+S△AOF
=$\frac{1}{2}$S△AMC+$\frac{1}{2}$S△AFC=$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$×t×8+$\frac{1}{2}×\frac{1}{2}$(8-t)×8=16;
所以S的大小不会随着运动时间为t的变化而变化;

②∵△AOE≌△COM,
∴OE=OM,
∴S△EOF=S△FOM=$\frac{1}{2}$S△EFM=$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$(8-t-t)•8=16-4t,
∵△OEF的面积恰好等于的$\frac{1}{3}$S,
∴16-4t=$\frac{1}{3}$×16,
解得:t=$\frac{8}{3}$,
根据对称性可知,t=$\frac{16}{3}$s时,也满足条件.
即当运动时间为t为$\frac{8}{3}$s或$\frac{16}{3}$s时,△OEF的面积恰好等于的$\frac{1}{3}$S.

点评 本题考查了正方形的性质,全等三角形的性质和判定,三角形的面积的应用,能综合运用知识点进行推理是解此题的关键,综合性比较强,难度偏大.

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