题目内容

(2011•沙坪坝区模拟)如图1,在同一平面内,Rt△ABC≌Rt△DEF,其中∠ACB=∠DFE=90°,BC=EF=3,AC=DF=4,AC与DF重合,△ABC始终保持不动.
(1)将△DEF沿CB(EB)方向平移,直到点E与点B重合为止,设平移的距离为x,两个三角形重叠部分的面积为y,写出y与x之间的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(2)如图2,将△DEF绕点C逆时针旋转,旋转后得到的三角形为△D′E′F,设D′E′与AC交于点M,当∠ECE′=∠EAC时,求线段CM的长;
(3)如图3,在△DEF绕点C逆时针旋转的过程中,若设D′F所在直线与AB所在直线的交点为N,是否存在点N使△ACN为等腰三角形,若存在,求出线段BN的长,若不存在,请说明理由.
分析:(1)画出图形,分0≤x≤3和3<x≤6两种情况讨论,①0≤x≤3时,构造梯形JFCH和梯形HGCI,利用相似三角形的性质,表示出HG、JF的长,再根据梯形面积公式求解;②当3<x≤6时,构造等腰三角形HBG,利用相似三角形的性质,表示出HG的长,再根据三角形面积公式求解;
(2)由旋转的性质得到△DEF≌△DE′F′,从而得到∠ACE′=∠E′,进而得到CM=ME′,CM=ME′,然后根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,求出C M=ME′=
1
2
D′E′=
5
2
;
(3)分三种情况进行讨论:①若AN=NC,则点N是AC的中垂线与AB的交点;②若AN=AC,则点N是以A为圆心、AC为半径的圆与AB的交点;③若AC=NC,则点N是以C为圆心、AC为半径的圆与AB的交点.
解答:解:(1)当0≤x≤3时,如图①,作HG⊥FC,
则
JF
AC
=
BF
BC
,
即
JF
4
=
3-x
3
,
JF=4-
4
3
x.
又有,
HG
AC
=
BG
BC
,
即
HG
4
=
3-
x
2
3
,
HG=4-
2
3
x,
则S梯形JFGH=
1
2
(4-
4
3
x+4-
2
3
x)
x
2
,
即y=2S梯形JFGH=-x2+4x,
当3<x≤6时,如图②,作HG⊥BE于G,
则
HG
AC
=
BG
BC
,
即
HG
4
=
3-(x-3)
2
3
,
HG=4-
2
3
x,
则y=
1
2
(6-x)(4-
2
3
x),
y=
1
3
x2-4x+12
.

(2)在Rt△DEF中,∠DFE=90°,
∴∠ECE′+∠ACE′=90°,∠EAC+∠E=90°,
又∵∠ECE′=∠EAC,
∴∠ACE′=∠E,
∵△DEF旋转得到△DE′F′,
∴∠E=∠E′,DE=D′E′,
∴∠ACE′=∠E′,
∴CM=ME′,
同理CM=MD′,
∴CM=ME′=MD′,
在Rt△DEF中,DF=3,EF=4,
∴DE=
DF2+EF2
=5
,
∴D′E′=DE=5,
∴C M=ME′=
1
2
D′E′=
5
2
.

(3)存在.
①若AN=NC,则点N是AC的中垂线与AB的交点;
在Rt△ABC中,∠ACB=90°
∴∠BAC+∠B=90°,∠ACN+∠BCN=90°,
又∵AN=NC,
∴∠BAC=∠ACN,
∴∠B=∠BCN,
∴BN=NC,
又∵AN=NC,
∴BN=AN=
1
2
AB=
5
2
;
②若AN=AC,则点N是以A为圆心、AC为半径的圆与AB的交点;
(ⅰ)当点N在线段AB上时,
∵AC=4,
∴AN=4,
∵Rt△ABC≌Rt△DEF,
∴AB=DE=5,
∴BN=AB-AN=1;
(ⅱ)当点N在线段BA的延长线上时,如答图③,
∵AN=AC=4,
∴BN=AB+AN=9.
③若AC=NC,则点N是以C为圆心、AC为半径的圆与AB的交点,过点C作CH⊥AB于H如图④,
由探究得△ACH∽△ABC,
∴
AH
AC
=
AC
AB
,即
AH
4
=
4
5
,
∴AH=
16
5
,
∵AC=NC,CH⊥AB,
∴AH=HN,
∴AN=2AH=
32
5
,
∴BN=AN-AB=
7
5
.
综上所述,存在这样的点N,使得△ACN为等腰三角形,所求BN的长为1或9或
5
2
或
7
5
.
点评:本题考查了相似形综合问题,涉及平移、旋转、勾股定理、相似三角形的性质等诸多内容,在解答(3)时要注意进行分类讨论,不要漏解.
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