题目内容

6.如图(1),在矩形ABCD中,将矩形折叠,使点B落在AD(含端点)上,落点记为E,这时,折痕与边BC或边CD(含端点)交于点F,然后再展开铺平,则以点B、E、F为顶点的△BEF称为矩形ABCD的“折痕三角形”.

(1)如图(2),在矩形ABCD中,AB=2,BC=4,当它的“折痕△BEF”的顶点位于边AD的中点时,画出“折痕△BEF”,并求出点F的坐标;
(2)如图(3),在矩形ABCD中,AB=2,BC=4,该矩形是否存在面积最大的“折痕△BEF”?若存在,求出点E的坐标,若不存在,说明理由.

分析 (1)折痕△BEF如图(2)中所示,只要证明四边形BAEF是正方形即可解决问题.
(2)分两种切线讨论:①当F在边BC上时,如图(3)中所示.因为S△BEF≤$\frac{1}{2}$S矩形ABCD,即当F与C重合时,面积最大;②当F在边CD上时,如图(4)中所示,当F为CD中点时,△BEF面积最大,分别求出点E坐标即可.

解答 解:(1)折痕△BEF如图(2)中所示,
连接BE,画BE的中垂线交BC与点F,连接EF,△BEF是矩形ABCD的一个折痕三角形.

∵折痕垂直平分BE,AB=AE=2,
∴点A在BE的中垂线上,即折痕经过点A.
∴四边形ABFE为正方形.
∴BF=AB=2,
∴F(2,0).

(2)矩形ABCD存在面积最大的折痕三角形BEF,其面积为4,
理由如下:①当F在边BC上时,如图(3)中所示.

S△BEF≤$\frac{1}{2}$S矩形ABCD,即当F与C重合时,面积最大为4.

②当F在边CD上时,如图(4)中所示,

过F作FH∥BC交AB于点H,交BE于K.
∵S△EKF=$\frac{1}{2}$KF•AH≤$\frac{1}{2}$HF•AH=$\frac{1}{2}$S矩形AHFD,
S△BKF=$\frac{1}{2}$KF•BH≤$\frac{1}{2}$HF•BH=$\frac{1}{2}$S矩形BCFH,
∴S△BEF≤$\frac{1}{2}$S矩形ABCD=4.
即当F为CD中点时,△BEF面积最大为4.
下面求面积最大时,点E的坐标.
①当F与点C重合时,如图(3)所示.
由折叠可知CE=CB=4,
在Rt△CDE中,ED=$\sqrt{C{E}^{2}-C{D}^{2}}$=2 $\sqrt{3}$.
∴AE=4-2 $\sqrt{3}$.
∴E(4-2 $\sqrt{3}$,2).
②当F在边DC的中点时,点E与点A重合,此时E(0,2).
综上所述,折痕△BEF的最大面积为4时,点E的坐标为E(0,2)或E(4-2 $\sqrt{3}$,2).

点评 本题考查几何变换综合题、矩形的性质、翻折变换、勾股定理、三角形的面积等知识,解题的关键是理解题意,学会分类讨论,学会取特殊位置解决最值问题,属于中考压轴题.

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