题目内容

11.根据所给材料完成第(2)、第(3)两小题.
(1)基础知识:如图a,正方形ABCD的一个顶点B在直线EF上,且AE⊥EF,CF⊥EF,显然,我们可以证明△ABE≌△BCF.
(2)实践运用:如图b,锐角△ABC的顶点C是直线l上方的一个动点,运动过程中始终保持∠ACB=45°,A、B点在直线l上,现分别以A、B为直角顶点,向△ABC外作等腰直角三角形ACE和等腰直角三角形BCF,分别过点E、F作直线l的垂线,垂足为M、N.请问在C点的运动过程中,线段EM+FN的值是否改变,说明你的理由.
(3)变化拓展:当图b中的AB=1,其他条件不变时,随着C点的变化,△ABC的面积也随之变化.请直接写出△ABC面积的最大值为$\frac{\sqrt{2}+1}{4}$.

分析 (1)先判断出∠BAE=∠CBF,进而得出结论;
(2)同(1)的方法判断出△AME≌△CGA,得出EM=AG,同理△BNF≌△CGB,得出FN=BG,进而得出EM+FN=AB.
(3)先判断出点C在运动过程中,它的运动轨迹,进而确定面积最大时,点C的位置,即可求出最大值.

解答 g解:(1)∵AE⊥EF,CF⊥EF,
∴∠AEB=∠BFC=90°,
∴∠ABE+∠BAE=90°,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=CB,∠ABC=90°,
∴∠ABE+∠CBF=90°,
∴∠BAE=∠CBF,
在△ABE和△CBF中,$\left\{\begin{array}{l}{∠AEB=∠BFC=90°}\\{∠BAE=∠CBF}\\{AB=CB}\end{array}\right.$,
∴△ABE≌△CBF,
(2)在C点的运动过程中,线段EM+FN的值是不发生改变,是定值为AB;
理由:如图b,过C作CG⊥AB于G,
∵FM⊥AB,
∴∠EMA=∠AGC=90°,
∴∠EAM+∠AEM=90°,
∵△ACE是等腰直角三角形,
∴AE=AC,∠CAE=90°,
∴∠CAG+∠EAM=90°,
∴∠AEM=∠CAG,
在△AME和△CGA中,$\left\{\begin{array}{l}{∠EMA=∠AGC=90°}\\{∠AEM=∠CAG}\\{AE=AC}\end{array}\right.$,
∴△AME≌△CGA,
∴EM=AG,
同理得,△BNF≌△CGB,
∴FN=BG,
∴EM+FN=AG+BG=AB.
(3)如图c,先以AB为斜边在直线l上方作等腰直角三角形,直角顶点为O,再以点O为圆心,OA为半径作圆,点C的运动轨迹是直线l上方的⊙O的弧上,
过点C作CH⊥AB,
∴S△ABC=$\frac{1}{2}$AB×CH=$\frac{1}{2}$CH,要△ABC的面积最大,则CH最大,即CH过点O,
在等腰直角三角形AOB中,AB=1,
∴OH=$\frac{1}{2}$AB=$\frac{1}{2}$,OA=$\frac{\sqrt{2}}{2}$AB=$\frac{\sqrt{2}}{2}$
∴CH最大=CO+OH=OA+OH=$\frac{\sqrt{2}}{2}$+$\frac{1}{2}$=$\frac{\sqrt{2}+1}{2}$,
∴S△ABC最大=$\frac{1}{2}$×$\frac{\sqrt{2}+1}{2}$=$\frac{\sqrt{2}+1}{4}$.
故答案为$\frac{\sqrt{2}+1}{4}$..

点评 此题是四边形综合题,主要考查了全等三角形的判定和性质,正方形的性质,等腰直角三角形的性质,三角形的面积的公式,极值的确定,判断三角形确定是解本题的关键,面积取极值时点C的位置是解本题的难点.(第三问,也可以说成AC=BC时,三角形ABC的面积最大,此时,计算比较麻烦)

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