题目内容

16.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=30°,AB=12,点D是AB的中点,动点E从点A出发,以每秒一个单位的速度沿折线A-C-B向终点B运动,连接DE,以DE为直角边,点E为直线顶点向右侧作等腰直角△DEF,设点E的运动时间为t秒
(1)直接写出线段AC和BC的长:AC=6$\sqrt{3}$,BC=6;
(2)若DF∥AC时,
①求t的值;
③若DF交BC于点H,EF交BC于点G,则四边形DEGH的面积是18$\sqrt{3}$-$\frac{45}{2}$(直接写答案);
(3)当点F落在△ABC三边所在的直线上时,求t的值.

分析 (1)利用直角三角形30度角性质求出BC,再利用勾股定理求出AC即可.
(2)①如图1中,作DM⊥AC于M.在Rt△ADM中求出DM、AM,再证明△DEM是等腰直角三角形即可解决问题.
②如图2中,根据S四边形DEGH=S△DEF-S△GHF计算即可解决问题.
(3)分四种情形)①如图3中,当点F在BC边上时,②如图4中,当点F在BC边上时,作DM⊥AC于M.③如图5中,当点F在AB的延长线上时,作EM⊥AB于M.设BM=x.④如图6中,当点F在CB的延长线上时,分别求出点E的运动路程,即可解决问题.

解答 解:(1)在Rt△ABC中,∵∠C=90°,∠A=30°,AB=12,
∴BC=$\frac{1}{2}$AB=6,AC=$\sqrt{A{B}^{2}-B{C}^{2}}$=$\sqrt{1{2}^{2}-{6}^{2}}$=6$\sqrt{3}$.
故答案为6$\sqrt{3}$,6.

(2)①如图1中,作DM⊥AC于M.

∵△DEF是等腰直角三角形,
∴∠EDF=45°,
∵AC∥DF,
∴∠AED=∠EDF=45°,
∴∠EDM=90°-∠AED=45°,
∴∠NED=∠MDE=45°,
∴DM=ME,
∵AD=DB=6,∠A=30°,∠AMD=90°,
∴DM=ME=3,AM=$\sqrt{A{D}^{2}-D{M}^{2}}$=3$\sqrt{3}$,
∴AE=3$\sqrt{3}$+3,
∴t=(3+3$\sqrt{3}$)s.
②如图2中,

由①可知,DE=F=3$\sqrt{2}$,EC=AC-AE=6$\sqrt{3}$-(3+3$\sqrt{3}$)=3$\sqrt{3}$-3.
∵∠DMC=∠C=∠MDH=90°,
∴四边形DMCH是矩形,
∴CH=DM=3,
∵∠CEG=∠CGE=45°,
∴EC=CG=3$\sqrt{3}$-3,
∵∠F=∠HGF=45°,
∴HF=HG=3-(3$\sqrt{3}$-3)=6-3$\sqrt{3}$,
∴S四边形DEGH=S△DEF-S△GHF=$\frac{1}{2}$×(3$\sqrt{2}$)2-$\frac{1}{2}$(6-3$\sqrt{3}$)2=18$\sqrt{3}$-$\frac{45}{2}$.
故答案为18$\sqrt{3}$-$\frac{45}{2}$.

(3)①如图3中,当点F在BC边上时,在Rt△AED中,∵∠AED=90°,∠A=30°.AD=6,
∴DE=3,AE=3$\sqrt{3}$,
∴t=3$\sqrt{3}$.

②如图4中,当点F在BC边上时,作DM⊥AC于M.

∵∠MED+∠MDE=90°,∠MED+∠CEF=90°,
∴∠CEF=∠MDE,∵DE=EF,∠DME=∠C=90°,
∴△DME≌△ECF,
∴DM=CE=3,
∴AE=AC=CE=6$\sqrt{3}$-3,
∴t=6$\sqrt{3}$-3.
③如图5中,当点F在AB的延长线上时,作EM⊥AB于M.设BM=x.

在Rt△EMB中,∵∠EMB=90°,∠MEB=30°,BM=x,
∴EB=2x,EM=$\sqrt{3}$x,
在Rt△DEM中,∵∠EDM=∠DEM=45°,
∴DM=EM=$\sqrt{3}$x,
∵DB=6,
∴$\sqrt{3}$x+x=6,
∴x=3($\sqrt{3}$-1),
∴BE=6($\sqrt{3}$-1),
∴AC+CE=6$\sqrt{3}$+6-6($\sqrt{3}$-1)=12,
t=12.
④如图6中,当点F在CB的延长线上时,易知CE=EB=3,AC+CE=6$\sqrt{3}$+3,
∴t=6$\sqrt{3}$+3

综上所述,当t=3$\sqrt{3}$s或(6$\sqrt{3}$-3)s或12s或(6$\sqrt{3}$+3)s时,点F在△ABC三边所在的直线上.

点评 本题考查三角形综合题、全等三角形的判定和性质、勾股定理、等腰直角三角形的性质、30度的直角三角形的性质等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,学会分类讨论,注意不能漏解.属于中考压轴题.

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