题目内容

5.正方形ABCD的边长为6cm,点E、M分别是线段BD、AD上的动点,连接AE并延长,交边BC于F,过M作MN⊥AF,垂足为H,交边AB于点N.

(1)如图1,若点M与点D重合,求证:AF=MN;
(2)如图2,若点M从点D出发,以1cm/s的速度沿DA向点A运动,同时点E从点B出发,以$\sqrt{2}$cm/s的速度沿BD向点D运动,运动时间为t s.
①设BF=y cm,求y关于t的函数表达式;
②当BN=2AN时,连接FN,求FN的长.

分析 (1)根据正方形的性质得到AD=AB,∠BAD=90°,由垂直的定义得到∠AHM=90°,由余角的性质得到∠BAF=∠AMH,根据全等三角形的性质即可得到结论;
(2)①根据勾股定理得到BD=6$\sqrt{2}$,由题意得,DM=t,BE=$\sqrt{2}$t,求得AM=6-t,DE=6$\sqrt{2}$-$\sqrt{2}$t,根据相似三角形的判定和性质即可得到结论;
②根据已知条件得到AN=2,BN=4,根据相似三角形的性质得到BF=$\frac{12}{6-t}$,由①求得BF=$\frac{6t}{6-t}$,得方程$\frac{6t}{6-t}$=$\frac{12}{6-t}$,于是得到结论.

解答 解:(1)∵四边形ABCD 是正方形,
∴AD=AB,∠BAD=90°,
∵MN⊥AF,
∴∠AHM=90°,
∴∠BAF+∠MAH=∠MAH+∠AMH=90°,
∴∠BAF=∠AMH,
在△AMN与△ABF中,$\left\{\begin{array}{l}{∠AMN=∠BAF}\\{AM=AB}\\{∠MAN=∠BAF}\end{array}\right.$,
∴△AMN≌△ABF,
∴AF=MN;

(2)①∵AB=AD=6,
∴BD=6$\sqrt{2}$,
由题意得,DM=t,BE=$\sqrt{2}$t,
∴AM=6-t,DE=6$\sqrt{2}$-$\sqrt{2}$t,
∵AD∥BC,
∴△ADE∽△FBE,
∴$\frac{AD}{BF}=\frac{DE}{BE}$,即$\frac{6}{y}=\frac{6\sqrt{2}-\sqrt{2}t}{\sqrt{2}t}$,
∴y=$\frac{6t}{6-t}$;
②∵BN=2AN,
∴AN=2,BN=4,
由(1)证得∠BAF=∠AMN,∵∠ABF=∠MAN=90°,
∴△ABF∽△AMN,
∴$\frac{AM}{AB}$=$\frac{AN}{BF}$,即$\frac{6-t}{6}$=$\frac{2}{BF}$,
∴BF=$\frac{12}{6-t}$,
由①求得BF=$\frac{6t}{6-t}$,
∴$\frac{6t}{6-t}$=$\frac{12}{6-t}$,
∴t=2,
∴BF=3,
∴FN=$\sqrt{B{F}^{2}+B{N}^{2}}$=5cm.

点评 本题主要考查正方形的性质和相似三角形、全等三角形的判定和性质、勾股定理等知识点的综合应用.

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