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.

【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.

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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