题目内容

如图,直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠ABC=90°,已知AD=3,BC=6,AB=3,正方形BEFG内接于△ABC,点E在BC边上,点F在对角线AC上,点G在AB边上.
(l)求正方形BEFG的边长;
(2)将(l)问中的正方形BEFG沿BC向右平移,记平移中的正方形BEFG为正方形B′EFG,当点B′与点C重合时停止平移,设平移的距离为t.
①当t=
 
时,正方形B′EFG的顶点F落在CD上,此时点G
 
(填”在”或”不在”)直线AC上;
②在上述平移过程中,设正方形B′EFG与△ADC重叠部分的面积为S,求S与t之间的函数关系式以及写明自变量t的取值范围.
考点:几何变换综合题
专题:
分析:(1)证明△AGF∽△ABC,然后根据相似三角形的对应边的比相等即可求解;
(2)①根据△CGF∽△CDA,求得FG的长,据此即可判断;
②分0≤t≤2,2<t≤4和4<t≤6三种情况进行讨论,根据三角形的面积公式即可求得函数的解析式.
解答:解:(1)如图①,
设正方形BEFG的边长为x,则BG=GF=x,AG=3-x,
∵正方形BEFG内接于△ABC,
∴GF∥BC,
∴△AGF∽△ABC,
∴
GF
BC
=
AG
AB
.              
∵GF=x,BC=6,AG=3-x,AB=3,
∴
x
6
=
3-x
3
,
解得:x=2;

(2)①∵GF∥BC,
∴
FC
AC
=
BG
AB
=
2
3
,
又∵FG∥AD,
∴△CGF∽△CDA,
∴
FG
AD
=
FC
AC
=
2
3
,
则FG=2.
又∵正方形的边长是2,
∴点G在AC上;

②如图②,设AC交EF、FG于点M、N,
则FN=t,
∵GF∥BC
∴∠FNM=∠ACB,
∴tan∠FNM=
FM
FN
=tan∠ACB=
AB
BC
=
3
6
=
1
2

∴FM=
1
2
FN=
1
2
t,
∴S=S△FNM=
1
2
FM•FN=
1
2
t•
1
2
t=
1
4
t2   (0≤t≤2);

如图③,设AC交EF于点M,交B′G于点H,
设CD交EF、FG于点P、Q,
则FN=t,FQ=NG=t-2,同上知,FM=
1
2
t,
GH=
1
2
(t-2),作DT⊥BC于T,则四边形ABTD为矩形,
∴DT=AB=3,
BT=AD=3,
∴TC=BC-BT=6-3=3,
∴TC=DT,
∴∠DCB=45°,
∵GF∥BC
∴∠FQP=∠DCB=45°,
∴FP=FQ=t-2,
∴S=S△FNM-S△NGH-S△FPQ=
1
4
t2-
1
2
(t-2)•
1
2
(t-2)-
1
2
×(t-2)2
=-
1
2
t2+3t-3    (2<t≤4);
如图④,设AC交FG、B′G于点N、H,CD交FG于点Q,交B′G于点W,
同图③中结论,NG=t-2,GH=
1
2
(t-2),
∠FQC=∠DGB′=45°,
∴WG=GQ=t-2-2=t-4,
WH=GH-GW=
1
2
(t-2)-( t-4)=3-
1
2
t
又∵B′C=6-t.
∴S=S△HWC=
1
2
WH•B′C=
1
2
(3-
1
2
t)×(6-t)
=
1
4
t2-3t+9(4<t≤6).
点评:本题考查了图形的平移变换,是三角形的面积与函数的综合题,正确对x的范围进行分类,正确利用三角形的面积公式求解是关键.
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