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【题目】阅读理解

在⊙I中,弦AF与DE相交于点Q,则AQQF=DQQE.你可以利用这一性质解决问题.

问题解决

如图,在平面直角坐标系中,等边△ABC的边BC在x轴上,高AO在y轴的正半轴上,点Q(0,1)是等边△ABC的重心,过点Q的直线分别交边AB、AC于点D、E,直线DE绕点Q转动,设∠OQD=α(60°<α<120°),△ADE的外接圆⊙I交y轴正半轴于点F,连接EF.

(1)填空:AB= ;

(2)在直线DE绕点Q转动的过程中,猜想:与的值是否相等?试说明理由.

(3)①求证:AQ2=ADAE﹣DQQE;

②记AD=a,AE=b,DQ=m,QE=m(a、b、m、n均为正数),请直接写出mn的取值范围.

【答案】(1)2 (2)相等(3)①见详解;②≤mn≤2.

【解析】

(1)如图1,连接BQ,由点Q(0,1)是等边△ABC的重心,得到AQ=BQ=2OQ=2,∠QBO=30°,根据等边三角形的性质即可得到结论;
(2)根据等边三角形的性质得到∠DAF=∠FAE,根据相似三角形的性质得到=,根据相似三角形的性质得到,等量代换即可得到结论;
(3)①由相似三角形的性质得到,根据线段的和差得到ADAE=(AQ+QF)AQ,化简即可得到结论;②如图2,过点E作ET⊥AB于T,解直角三角形得到ET=AEsin60°=b,求得S△ADE=ab,当α=90°时,此时DE∥x轴,S△ADE最小,根据相似三角形的性质得到,得到,当α=120°时,此时DE经过点C,即点E和点C重合,S△ADE最大,根据三角形的面积得到≤ab≤6,代入化简即可得到结论.

(1)如图1,连接BQ,∵点Q(0,1)是等边△ABC的重心,

∴AQ=BQ=2OQ=2,∠QBO=30°,∴AO=3,∴AB=sin60°AO=2;

故答案为:2;

(2)相等,

理由:∵AO为等边△ABC的高,∴AO平分∠BAC,∴∠DAF=∠FAE,又∠ADE=∠AFE,

∴△ADQ∽△AFE,∴=,∵∠QEF=∠OAE,∠AFE=∠QFE,

∴△AFE∽△QEF,∴,∴=;

(3)①∵△ADQ∽△AFE,∴=,∴ADAE=AFAQ,即ADAE=(AQ+QF)AQ,

∴ADAE=AQ2+AQQF,∵AQQF=DQQE,∴ADAE=AQ2+DQQE,即AQ2=ADAE﹣DQQE;

②如图2,过点E作ET⊥AB于T,在Rt△AET中,∠EAT=60°,ET=AEsin60°=b,S△ADE=ADET=ADAE=ADAE=ab,当α=90°时,此时DE∥x轴,S△ADE最小,∴△ADE∽△ABC,∴,∴,又∵S△ABC=×(2)2=3,∴,

当α=120°时,此时DE经过点C,即点E和点C重合,S△ADE最大,

∴S△ADE=S△ABC=×3=,∴≤ab≤,

∴≤ab≤,,由①证得:AQ/span>2=ADAE﹣DQQE,即22=ab﹣mn,

∴ab=mn+4,∴≤mn+4≤6,即≤mn≤2.

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