题目内容

如图1和图2,在△ABC中,AB=13,BC=14,cos∠ABC=数学公式.
探究 如图1,AH⊥BC于点H,则AH=______,AC=______,△ABC的面积S△ABC=______.
拓展 如图2,点D在AC上(可以与点A、C重合),分别过点A,C作直线BD的垂线,垂足为E、F,设BD=x,AE=m,CF=n,
(1)用含x,m或n的代数式表示S△ABD及S△CBD;
(2)求(m+n)与x的函数关系式,并求(m+n)的最大值和最小值;
(3)对给定的一个x值,有时只能确定唯一的点D,指出这样的x的取值范围.
发现 请你确定一条直线,使得A、B、C三点到这条直线的距离之和最小(不必写出过程),并直接写出这个最小值.

解:∵在△ABC中,AB=13,BC=14,cos∠ABC=,
∴=,
∴BH=5,
∴AH==12,
∴HC=9,AC==15,
∴△ABC的面积S△ABC=×12×14=84;
故答案为:12,15,84;

(1)由三角形面积公式得出:S△ABD=mx,S△CBD=nx;

(2)∵m=,n=,
∴m+n=+=,
由于AC边上的高为:==,
∴x的取值范围为:≤x≤14,
∵(m+n)随x的增大而减小,
∴x=时,(m+n)的最大值为:15;
当x=14时,(m+n)的最小值为12;

(3)x的取值范围是x=或13<x≤14,
发现:∵AC>BC>AB,
∴过A、B、C三点到这条直线的距离之和最小的直线就是AC所在的直线,AC边上的高的长为.
分析:探究:先在直角△ABH中,由AB=13,cos∠ABC=,可得AH=12,BH=5,则CH=9,再解直角△ACH,即可求出AC的值,最后根据三角形的面积公式即可求出S△ABC的值;
拓展:(1)由三角形的面积公式即可求解;
(2)首先由(1)可得m=,n=,再根据S△ABD+S△CBD=S△ABC=84,即可求出(m+n)与x的函数关系式,然后由点D在AC上(可与点A,C重合),可知x的最小值为AC边上的高,最大值为BC的长;
(3)由于BC>BA,所以当以B为圆心,以大于且小于13为半径画圆时,与AC有两个交点,不符合题意,故根据点D的唯一性,分两种情况:①当BD为△ABC的边AC上的高时,D点符合题意;②当AB<BD≤BC时,D点符合题意;
发现:由于AC>BC>AB,所以使得A、B、C三点到这条直线的距离之和最小的直线就是AC所在的直线.
点评:本题考查了解直角三角形,勾股定理,三角形的面积,反比例函数的性质等知识,综合性较强,有一定难度.
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