题目内容
【题目】综合与实践:
问题情境:矩形旋转中的数学
已知在矩形
中,
,
,以点
为旋转中心,逆时针旋转矩形
,旋转角为
,得到矩形
,点
、点
、点
的对应点分别为点
、点
、点
.
操作猜想:
(1)如图①,当点
落在
边上时,求线段
的长度;
深入探究:
(2)如图②,当点
落在线段
上时,
与
相交于点
,连接
,求线段
的长度;
(3)请从
,
两题中任选一题作答,我选______题.
题:如图③,设点
为边
的中点,连接
,
,
,在矩形
旋转过程中,
的面积是否存在最大值?若存在请直接写出这个最大值;若不存在请说明理由.
题:如图④,设点
为矩形
对角线交点,连接
,
,在矩形
旋转过程中,
的面积是否存在最大值?若存在请直接写出这个最大值;若不存在请说明理由.
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【答案】(1)CE= 2-
;(2)DH=
;(3)A题:存在最大值
+1;B题:存在最大值
.
【解析】
(1)由旋转的性质可得AE=AB,利用勾股定理可求出DE的长,即可得CE的长;
(2)如图,由旋转的性质及矩形性质可得AE=CD,∠AEF=∠B=90°,根据点
落在线段
上可得AE⊥CF,利用HL可证明△ACD≌△CAE,可得∠CAH=∠ACH,即可证明AH=CH,在Rt△ADH中,利用勾股定理列方程求出DH的长即可;
(3)A题:如图,连接PA,作BM⊥PE,交PE延长线于M,由点P为FG中点可得PF=PG=1,利用勾股定理可得PA=PE=
,即可得出S△BEP=
PE·BM=
BM,可得当BM最大时,△BEP的面积最大,根据三角形的三边关系及直角三角形的性质求出BM的最大值即可得答案;
B题:如图,过点B作BM⊥FA,交FA延长线于M,利用勾股定理可求出AF的长,根据矩形性质可求出PF的长,可得出S△BFP=
PF·BM,可得BM最大时△BFP的面积最大,利用三角形的三边关系得出BM的最大值即可得答案.
(1)∵以点
为旋转中心,逆时针旋转矩形
,得到矩形
,
,
,
∴AE=AB=CD=2,AD=BC=1,
∴DE=
=
,
∴CE=CD-DE=2-
.
(2)以点
为旋转中心,逆时针旋转矩形
,得到矩形
,
,
,
∴AE=AB=CD=2,∠AEF
∵点
落在线段
上,
∴∠AEC=90°,
在Rt△ACD和Rt△CAE中,
,
∴Rt△ACD≌Rt△CAE,
∴∠CAH=∠ACH,
∴AH=CH,
在Rt△ADH中,AH2=DH2+AD2,
∴(CD-DH)2=DH2+AD2,即(2-DH)2=DH2+12,
解得:DH=
.
(3)A题:
如图,连接PA,作BM⊥PE,交PE延长线于M,
∵点P为GF中点,
∴PG=PF=1,
∴PA=PE=
=
,
∴S△BEP=
PE·BM=
BM,
∴当BM最大时,△BEP的面积最大,
∵BM≤BP,BP≤AB+AP=2+
,
∴BM≤2+
,即BM的最大值为2+
,
∴△BEP的面积的最大值为:
BM=
×(2+
)=
+1.
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B题:
如图,过点B作BM⊥FA,交FA延长线于M,
∵AB=2,BC=1,矩形AEFG由矩形ABCD旋转所得,
∴AF=
=
,
∴PF=
AF=
,
∴S△BFP=
PF·BM=
BM,
∴当BM最大时,△BFP的面积最大,
∵BM≤AB,
∴BM的最大值为AB=2,
∴△BFP的面积的最大值为
BM=
×2=
.
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