Question

如图，在锐角三角形ABC中，BC=12，△ABC的面积为48，D，E分别是边AB，AC上的两个动点（D不与A，B重合），且保持DE∥BC，以DE为边，在点A的异侧作正方形DEFG．
（1）当正方形DEFG的边GF在BC上时，求正方形DEFG的边长；
（2）设DE=x，△ABC与正方形DEFG重叠部分的面积为y，试求y关于x的函数关系式，写出x的取值范围，并求出y的最大值．

Answer 1

（1）当正方形DEFG的边GF在BC上时，如图（1），过点A作BC边上的高AM，交DE于N，垂足为M．
∵S_△ABC=48，BC=12，∴AM=8，
∵DE∥BC，△ADE∽△ABC，
∴

DE

BC

=

AN

AM

，
而AN=AM-MN=AM-DE，∴

DE

12

=

8-DE

8

，
解之得DE=4.8．∴当正方形DEFG的边GF在BC上时，正方形DEFG的边长为4.8，

（2）分两种情况：
①当正方形DEFG在△ABC的内部时，
如图（2），△ABC与正方形DEFG重叠部分的面积为正方形DEFG的面积，
∵DE=x，∴y=x²，
此时x的范围是0＜x≤4.8，
②当正方形DEFG的一部分在△ABC的外部时，
如图（3），设DG与BC交于点Q，EF与BC交于点P，
△ABC的高AM交DE于N，
∵DE=x，DE∥BC，∴△ADE∽△ABC，
即

DE

BC

=

AN

AM

，而AN=AM-MN=AM-EP，
∴

x

12

=

8-EP

8

，解得EP=8-

2

3

x．
所以y=x（8-

2

3

x），即y=-

2

3

x²+8x，
由题意，x＞4.8，且x＜12，所以4.8＜x＜12；
因此△ABC与正方形DEFG重叠部分的面积需分两种情况讨论，
当0＜x≤4.8时，△ABC与正方形DEFG重叠部分的面积的最大值为4.8²=23.04，
当4.8＜x＜12时，因为y=-

2

3

x2+8x，
所以当x=-

8

2×(- 2 3 )

=6时，
△ABC与正方形DEFG重叠部分的面积的最大值为二次函数的最大值：y_最大=-

2

3

×6²+8×6=24；
因为24＞23.04，
所以△ABC与正方形DEFG重叠部分的面积的最大值为24．