题目内容
16.(1)求证:B′C=BC.
(2)保持矩形A′B′C′D′不动,将矩形ABCD沿射线BB′方向以每秒1个单位的速度平移,设平移时间为t秒.
①当矩形ABCD与矩形A′B′C′D′重叠部分为四边形时,求重叠部分的面积为S与t之间的函数关系式.
②点A′关于AB的对称点记作点F,直接写出直线DF与矩形A′B′C′D′的边平行时t的值.
分析 (1)由矩形的性质和旋转的性质判断出△DBB′是等腰三角形;
(2)分三段计算,由矩形的性质旋转的性质先计算出S△A′D′G,S四边形D′GEF即可;
(3)先由矩形的性质和旋转的性质表示出相关的线段,再用比例式$\frac{AD′}{A′M}=\frac{D′M}{A′M}$,计算即可.
解答 证明:(1)如图①,![]()
连接DB,DB′,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠BCD=90°,
∴DC⊥BB′,
由旋转有,DB=DB′,
∴B′C=BC;
(2)如图②,![]()
当0<t≤1-$\frac{\sqrt{2}}{2}$时,作D′G∥DC,交A′B′于G,
∵四边形A′B′C′D′是矩形,
∴A′B′∥D′C′
∴四边形D′GEF是平行四边形,
由旋转有∠A′D′G=45°,
∵A′D′=1,
∴S△A′D′G=$\frac{1}{2}$×A′D′2=$\frac{1}{2}$×1=$\frac{1}{2}$,D′G=$\sqrt{2}$,
由运动时间为t,
∴DD′=t,
∴S四边形D′GEF=D′G×DD′=$\sqrt{2}$t,
∴S=S△A′D′G+S四边形D′GEF=$\frac{1}{2}$+$\sqrt{2}$t,
当t=1时,如图③,![]()
∵四边形ABCD,A′B′′D′是矩形,
∴四边形AMCF是平行四边形,
∴S=AM×AD=$\sqrt{2}$A′D′×AD=$\sqrt{2}$×1×1=$\sqrt{2}$;
当1+$\frac{\sqrt{2}}{2}$≤t<2时,如图④,![]()
过B′作B′M∥AB,
同理:四边形NMB′H是平行四边形,
∴MN=B′H=$\sqrt{2}$B′C′=$\sqrt{2}$
运动时间为t,
∴BB′=2-t,
∴S=S△B′C′M+S四边形NMB′H
=$\frac{1}{2}$×B′C′2+MN×BB′
=$\frac{1}{2}$×1+$\sqrt{2}$(2-t)
=$\frac{1}{2}$+2$\sqrt{2}$-$\sqrt{2}$t;
(3)
点A′关于AB的对称点记作点F,
∴A′F⊥AB,
∵四边形ABCD为矩形,
∴AD⊥AB,
∴A′F∥AD,
∵直线DF与矩形A′B′C′D′的边平行
①如图⑤,![]()
当DF∥A′D′时,四边形A′FDD′是平行四边形,
∴A′F=DD′=t,
∴AD′=1-t,
∵点A′与F关于AB对称,
∴A′M=FM=$\frac{t}{2}$,
∵∠AD′M=∠MA′F=45°,
∴A′M=$\frac{\sqrt{2}}{2}$t,
∴D′M=A′D′-A′M=1-$\frac{\sqrt{2}}{2}$t,
∵AD∥A′F,
∴$\frac{AD′}{A′M}=\frac{D′M}{A′M}$,
∴$\frac{1-t}{\frac{t}{2}}=\frac{1-\frac{\sqrt{2}}{2}t}{\frac{\sqrt{2}}{2}t}$,
∴t=2-$\sqrt{2}$;
②如图⑥,![]()
当DF∥D′C′时,四边形D′GFD是平行四边形,
∴GF=DD′=t,
∵A′G=$\sqrt{2}$A′D′=$\sqrt{2}$,
∴A′F=A′G+GF=$\sqrt{2}$+t,
∵A′F=2(t-1+$\frac{\sqrt{2}}{2}$)=2t-2+$\sqrt{2}$,
∴$\sqrt{2}$+t=2t-2+$\sqrt{2}$,
∴t=2,
即:直线DF与矩形A′B′C′D′的边平行时t的值为2-$\sqrt{2}$或2.
点评 此题是几何变换综合题,主要考查了矩形的性质,旋转的性质,三角形面积的计算,根据条件表示出线段是接本题的关键,难点是分段求函数解析式和分情况求t的值.
| A. | x≠0 | B. | x≠1 | C. | x≠1或x≠-1 | D. | x≠1且x≠-1 |