题目内容

如图,在△ABC中,已知AB=AC=5,BC=6,△ABC按一定速度沿BC向右平移,平移后的三角形记为△DEF,平移距离不超过6(如图1),每到一个位置,都将△DEF绕E旋转,使DE始终经过点A,EF与AC交于点M(如图2).

(1)求证:△ABE∽△ECM;
(2)若△AEM为等腰三角形,求△ABC平移的距离;
(3)在平移和旋转的过程中,当线段AM最短时,求△AEM的面积.
考点:相似形综合题
专题:压轴题
分析:(1)根据等边对等角可得∠B=∠C,再根据三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和可得∠B+∠BAE=∠DEF+∠CEM,根据平移和旋转的性质可得∠B=∠DEF,从而得到∠BAE=∠CEM,再根据两组角对应相等两三角形相似证明即可;
(2)分①AE=ME时,利用“角角边”证明△ABE和△ECM全等,根据全等三角形对应边相等可得EC=AB,然后求出BE,②AM=ME时,根据等边对等角可得∠AEM=∠EAM,然后求出△ABC和△MAE相似,根据相似三角形对应边成比例求出
ME
AE
,再根据△ABE和△ECM相似,利用相似三角形对应边成比例列式求出CE的长度,然后根据BC=6求出BE的长,③AE=AM时,求出点M、C重合,没有开始平移;
(3)根据垂线段最短,AE⊥BC时,AM⊥EF,此时AM最短,根据等腰三角形三线合一的性质求出EC=
1
2
BC,再利用勾股定理列式求出AE,然后根据△AME和△AEC相似,利用相似三角形对应边成比例列式求出AM、EM,再根据三角形的面积公式列式计算即可得解.
解答:(1)证明:∵AB=AC,
∴∠B=∠C,
由三角形的外角性质,∠B+∠BAE=∠DEF+∠CEM,
∵△ABC平移后的三角形记为△DEF,
∴∠B=∠DEF,
∴∠BAE=∠CEM,
∴△ABE∽△ECM;

(2)解:△AEM为等腰三角形,分三种情况讨论:
①如图1,AE=ME时,
在△ABE和△ECM中,
∠B=∠DEF
∠B=∠C
AE=AM
,
∴△ABE≌△ECM(AAS),
∴EC=AB=5,
∴平移距离BE=BC-EC=6-5=1;

②如图2,AM=ME时,则∠AEM=∠EAM,
∵∠C=∠B=∠AEM,
∴∠B=∠AEM=∠C=∠EAM,
∴△ABC∽△MAE,
∴
ME
AB
=
AE
BC
,
∴
ME
AE
=
AB
BC
=
5
6
,
∵△ABE∽△ECM,
∴
ME
AE
=
CE
AB
,
即
5
6
=
CE
5
,
解得CE=
25
6
,
∴平移距离BE=BC-CE=6-
25
6
=
11
6
;
③AE=AM时,则∠AEM=∠AME,
∵∠AEM=∠B=∠C,
∴∠AME=∠C,
∴点M、C重合,没有开始平移;
综上所述,△AEM为等腰三角形,△ABC平移的距离为1或
11
6
;

(3)解:根据垂线段最短,AE⊥BC时,AM⊥EF,此时AM最短,
∵AB=AC=5,BC=6,
∴CE=
1
2
BC=
1
2
×6=3,
AE=
AC2-CE2
=
52-32
=4,
∵∠EAM=∠CAE,
∠AME=∠AEC=90°,
∴△AME∽△AEC,
∴
AM
AE
=
EM
CE
=
AE
AC
,
即
AM
4
=
EM
3
=
4
5
,
解得AM=
16
5
,EM=
12
5
,
∴△AEM的面积=
1
2
AM•EM=
1
2
×
16
5
×
12
5
=
96
25
.
点评:本题是相似形综合题,主要利用了等边对等角的性质,三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和的性质,等腰三角形两腰相等的性质,相似三角形的判定与性质,(2)难点在于要分情况讨论,(3)根据垂线段最短判断出AM最短时的情况是解题的关键.
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