题目内容

【题目】用一条直线截三角形的两边,若所截得的四边形对角互补,则称该直线为三角形第三条边上的逆平行线.如图,为的截线,截得四边形,若,则称为边的逆平行线;如图,已知中,,过边上的点作交于点,过点作边的逆平行线,交边于点.

(1)求证:是边的逆平行线.

(2)点是的外心,连接,求证:.

(3)已知,,过点作边的逆平行线,交边于点.

①试探索为何值时,四边形的面积最大,并求出最大值;

②在①的条件下,比较 大小关系.(“或”)

【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)①,最大值;②=

【解析】

(1)由条件可证得∠B=∠ACB,则∠BDE+∠B=180.∠BDE+∠ACB=180,结论得证;

(2)连接AO,BO,证得∠FEC=∠B,由OA=OC可得∠OAC=∠OCA,∠BAO=∠OAC,证出,即CO⊥FE,

(3)①设FC=x,则BF=6x,证△FEC∽△ABC,可得,同理可得,四边形AGFE的面积可表示为S△ABCS△EFCS△BFG,利用二次函数的性质可求出最大值,得到点F为BC的中点,连接DF,根据EF为AB边的逆平行线,可证得DF为AC边的逆平行线, 得到G点与D点重合,再根据相似三角形的判定与性质求出AD的长;

②由①知G点与D点重合,故可得到AD+BG=AB.

(1)证明理由如下:

边是的逆平行线;

(2)如图1,连接,BO

是边的逆平行线

点是的外心

=BO,

,AO=AO

∴△ABO≌△ACO

,

;

(3)如图2,作AQ⊥BC

∵AB=AC,

∴AQ⊥BC,BQ=CQ=3

∴AQ=

S△ABC===12,

①设,,

∵∠FEC=∠B,∠FCE=∠ACB,

∴△FEC∽△ABC.

,

同理可得∠BGF=∠C,∠FBG=∠ABC

∴△FBG∽△ABC

∴

= (x3)2+,

当时,此时有最大值,最大值为,

∴CF=BF=3,

如图3,连接DF,

∵BF=CF,∠B=∠C,BD=CE,

∴△BDF≌△CEF(SAS),

∴∠BDF=∠CEF,∠BFD=∠EFC,

∴∠BFE=∠DFC,∠AEF=∠ADF.

∵∠AEF+∠B=180,∠A+∠BFE=180,

∴∠C+∠ADF=180,∠A+∠DFC=180.

∴FD为边AC的逆平行线,

由题意可知D与G点重合,

由=

过D点作DH⊥BC,

∴BF×DH=,故×3×DH=

解得DH=

∵AF∥DH

∴△BDH∽△BAF,设AD=a

∴BD=5-a

∴

故

解得a=

故,四边形的面积最大值为;

②由①可得D与G点重合,

∴AD+BG=AB,

故答案为:=.

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