题目内容


定义:如图⑴,若分别以△ABC的三边AC,BC,AB为边向三角形外侧作正方形ACDE,BCFG和ABMN,则称这三个正方形为△ABC的外展三叶正方形,其中任意两个正方形为△ABC的外展双叶正方形.

 


(1)作△ABC的外展双叶正方形ACDE和BCFG,记△ABC,△DCF的面积分别为

S1和S2.

① 如图⑵,当∠ACB=90°时,求证:S1=S2.

② 如图⑶,当∠ACB≠90°时,S1与S2是否仍然相等,请说明理由.

(2)已知△ABC中,AC=3,BC=4,作其外展三叶正方形,记△DCF,△AEN,△BGM的面积和为S,请利用图⑴探究:当∠ACB的度数发生变化时,S的值是否发生变化,若不变,求出S的值;若变化,求出S的最大值.


 (1)证明:∵正方形ACDE和正方形BCFG,

∴AC=DC,BC=FC,∠ACD=∠BCF=90°,

又∵∠ACB=90°,∴∠DCF=90°,

∴∠ACB=∠DCF=90°,

∴△ABC≌△DFC.

∴S1=S2.                                                   

(2) S1=S2.                                                        

理由如下:

如图,过点A作AP⊥BC于点P,

过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q.

∴∠APC=∠DQC=90°.

∵四边形ACDE,BCFG均为正方形,

∴AC=CD,BC=CF,∠ACP+∠ACQ=90°,∠DCQ+∠ACQ=90°.

∴∠ACP=∠DCQ.

∴△APC ≌△DQC.(AAS)                                    

∴AP=DQ.

又∵S1=BC•AP,S2=FC•DQ,

∴S1=S2..                                                  

(3) 由(2)得,S是△ABC面积的三倍,

要使S最大,只需三角形ABC的面积最大,

∴当△ABC是直角三角形,即∠ACB=90°时,S有最大值.      

此时,S=3S△ABC=3××3×4=18.                          


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