题目内容

【题目】已知,如图,矩形ABCD中,AD=6,DC=7,菱形EFGH的三个顶点E,G,H分别在矩形ABCD的边AB,CD,DA上,AH=2,连接CF.

(1)若DG=2,求证四边形EFGH为正方形;

(2)若DG=6,求△FCG的面积;

(3)当DG为何值时,△FCG的面积最小.

【答案】(1)见解析;(2)S△FCG=1;(3)当DG=时,△FCG的面积最小为(7-).

【解析】

(1)利用菱形和矩形的性质得到∠D=∠A=90°,HG=HE,进而利用HL证得

Rt△AHE≌Rt△DGH,根据全等三角形的性质得到∠DHG=∠HEA,证得∠EHG=90°,即可得证;

(2)过F作FM⊥DC,交DC延长线于M,连接GE,由于AB∥CD,可得∠AEG=∠MGE,同理有∠HEG=∠FGE,进而得到∠AEH=∠MGF,再结合∠A=∠M=90°,HE=FG,可证△AHE≌△MFG,从而有FM=HA=2,即无论菱形EFGH如何变化,点F到直线CD的距离始终为定值2,进而可求三角形面积;

(3)设DG=x,则由第(2)小题得,S△FCG=7﹣x,在△AHE中,AE≤AB=7,利用勾股定理可得HE2≤53,在Rt△DHG中,再利用勾股定理可得x2+16≤53,进而可求x≤,从而得到当DG=时,△FCG的面积最小.

(1)∵四边形ABCD为矩形,四边形HEFG为菱形,

∴∠D=∠A=90°,HG=HE,又AH=DG=2,

∴Rt△AHE≌Rt△DGH(HL),

∴∠DHG=∠HEA,

∵∠AHE+∠HEA=90°,

∴∠AHE+∠DHG=90°,

∴∠EHG=90°,

∴四边形HEFG为正方形;

(2)过F作FM⊥DC,交DC延长线于M,连接GE,

∵AB∥CD,

∴∠AEG=∠MGE,

∵HE∥GF,

∴∠HEG=∠FGE,

∴∠AEH=∠MGF,

在△AHE和△MFG中,∠A=∠M=90°,HE=FG,

∴△AHE≌△MFG,

∴FM=HA=2,即无论菱形EFGH如何变化,点F到直线CD的距离始终为定值2,

因此;

(3)设DG=x,则由第(2)小题得,S△FCG=7﹣x,在△AHE中,AE≤AB=7,

∴HE2≤53,

∴x2+16≤53,

∴x≤

∴S△FCG的最小值为,此时DG=,

∴当DG=时,△FCG的面积最小为().

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