题目内容

【题目】定义:如图(1),若分别以△ABC的三边AC、BC、AB为边向三角形外侧作正方形ACDE、BCFG和ABMN,则称这三个正方形为△ABC的外展三叶正方形,其中任意两个正方形为△ABC的外展

双叶正方形.

(1)作△ABC的外展双叶正方形ACDE和BCFG,记△ABC,△DCF的面积分别为S1和S2.

①如图(2),当∠ACB=90°时,求证:S1=S2;

②如图(3),当∠ACB≠90°时,S1与S2是否仍然相等,请说明理由.

(2)已知△ABC中,AC=3,BC=4,作其外展三叶正方形,记△DCF、△AEN、△BGM的面积和为S,请利用图(1)探究:当∠ACB的度数发生变化时,S的值是否发生变化?若不变,求出S的值;若变化,求出S的最大值.

【答案】(1)①证明见解析;②S1=S2,理由见解析;(2)S的值发生变化,S的最大值是18.

【解析】分析:(1)由正方形的性质可以得出AC=DC,BC=FC,∠ACB=∠DCF=90°,就可以得出△ABC≌△DFC而得出结论;

(2)如图3,过点A作AP⊥BC于点P,过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q,通过证明△APC≌△DQC就有DQ=AP而得出结论;

(3)如图 1,根据(2)可以得出S=3S△ABC,要使S最大,就要使S△ABC最大,当∠AVB=90°时S△ABC最大,就可以求出结论

解析:(1)证明:如图1,∵正方形ACDE和正方形BCFG,

∴AC=DC,BC=FC,∠ACD=∠BCF=90°,

∵∠ACB=90°,∴∠DCF=90°,

∴∠ACB=∠DCF=90°.

在△ABC和△DFC中,

AC=DC

∠ACB=∠DCF

BC=FC

∴△ABC≌△DFC(SAS).

∴S△ABC=S△DFC,

∴S=S

(2)S1=S2,理由如下:

如图3,过点A作AP⊥BC于点P,过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q.

∴∠APC=∠DQC=90°.

∵四边形ACDE,BCFG均为正方形,

∴AC=CD,BC=CF,

∵∠ACP+∠ACQ=90°,∠DCQ+∠ACQ=90°.

∴∠ACP=∠DCQ.

在△APC和△DQC中

∠APC=∠DQC

∠ACP=∠DCQ

AC=DC

∴△APC≌△DQC(AAS),

∴AP=DQ.

∴BC×AP=DQ×FC,

∴S1=S2;

(3)由(2)得,S是△ABC面积的三倍,

要使S最大,只需三角形ABC的面积最大,

∴当△ABC是直角三角形,即∠ACB=90°时,S有最大值.

此时,S=3S△ABC=3×=18

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