4、  滑动三角板

例8 操作:将一把三角尺放在边长为1的正方形ABCD上,并使它的直角顶点P在对角线AC上滑动,直角的一边始终经过点B,另一边与射线DC相交于点Q

图9??????????图10???????????图11

 探究:设AP两点间的距离为x

 (1)当点Q在边CD上时,线段PQ与线段PB之间有怎样的大小关系?试证明你观察得到结论;

 (2)当点Q在边CD上时,设四边形PBCQ的面积为y,求yx之间的函数解析式,并写出自变量x的取值范围;

 (3)当点P在线段AC上滑动时,△PCQ是否可能成为等腰三角形?如果可能,指出所有能使△PCQ成为等腰三角形的点Q的位置,并求出相应的x的值;如果不可能,试说明理由.

 (图9、图10、图11的形状大小相同,图9供操作、实验用,图10和图11备用)

 

分析:这是一道考查学生数学综合素质的好题。

(1)解:PQPB 

 证明如下:过点PMNBC,分别交AB于点M,交CD于点N,那么四边形AMND和四边形BCNM都是矩形,△AMP和△CNP都是等腰直角三角形(如图12).

∴ NPNCMB.∵ ∠BPQ=90°,∴ ∠QPN+∠BPM=90°.

  而∠BPM+∠PBM=90°,∴ ∠QPN=∠PBM. 

 又∵ ∠QNP=∠PMB=90°,∴ △QNP≌△PMB. 

 ∴ PQPB

 (2)解法一

 由(1)△QNP≌△PMB.得NQMP

 ∵ APx,∴ AMMPNQDNBMPNCN=1-

 ∴ CQCDDQ=1-2·=1-

SPBCBC·BM×1×(1-)=x. 

SPCQCQ·PN×(1-)(1-)=+x2 

 S四边形PBCQSPBC+SPCQx2+1.即 yx2+1(0≤x).   

 解法二

 作PTBCT为垂足(如图13),那么四边形PTCN为正方形.

 ∴ PTCBPN

 又∠PNQ=∠PTB=90°,PBPQ,∴△PBT≌△PQN

 S四边形PBCQS△四边形PBT+S四边形PTCQS四边形PTCQ+SPQNS正方形PTCN ?

     =CN2=(1-)2x2+1

∴ yx2+1(0≤x).    

(3)△PCQ可能成为等腰三角形

 ①当点P与点A重合,点Q与点D重合,这时PQQC,△PCQ是等腰三角形,

  此时x=0

 ②当点Q在边DC的延长线上,且CPCQ时,△PCQ是等腰三角形(如图14)

 解法一 此时,QNPMCPxCNCP=1-

 ∴ CQQNCN-(1-)=-1.

 当x-1时,得x=1.      

 解法二 此时∠CPQPCN=22.5°,∠APB=90°-22.5°=67.5°,

 ∠ABP=180°-(45°+67.5°)=67.5°,得∠APB=∠ABP

 ∴ APAB=1,∴ x=1.

3、旋转三角板

例6如图6,三角板ABC中,AC=b,∠C=90°,将三角板ABC饶C点顺时针旋转90°,那么点A移动所经过的路线是     。(不取近似值)

分析:三角板ABC饶C点顺时针旋转90°,边CA转到水平位置,点A所经过的路线为以C为圆心,以CA为半径,且圆心角为90的扇形的弧长。

解:A移动所经过的路线=

例7  把两个全等的等腰直角三角形ABC和EFG(其直角边长均为4)叠放在一起,如图7,且使三角板EFG的直角顶点G与三角板ABC的斜边中点O重合.现将三角板EFG绕O点顺时针旋转α(旋转角α满足条件:0°<α<90°),四边形CHGK是旋转过程中两三角板的重叠部分(如图8).

(1)在上述旋转过程中,BH与CH有怎样的数量关系?四边形BHGK的面积有何变化?证明你发现的结论;  (2)连接HK,在上述旋转过程中,设BH=,△GKH的面积为,求之间的函数关系式,并写出自变量的取值范围;

(3)在(2)的前提下,是否存在某一位置,使△GKH的面积恰好等于△ABC面积的?若存在,求出此时的值;若不存在,说明理由.

分析:这是一道集旋转、探索、证明为一体的好题。

解:(1)在上述旋转过程中,BH=CK,四边形CHGK的面积不变,是一个定值,且为三角形ABC面积的一半。

证明:连结CG

   ∵△ABC为等腰直角三角形,O(G)为其斜边中点

  ∴CG=BG,CG⊥AB.

∴∠ACG=∠B=45°.

∵∠BGH与∠CGK均为旋转角,

∴∠BGH=∠CGK.

∴△BGH≌△CGK.

∴BH=CK,S△BGH=S△CGK.

∴S四边形CHGK=S△CHG+S△CGK=S△CHG+S△BGH=S△ABC=××4×4=4.

即:S四边形CHGK的面积为4,是一个定值,在旋转过程中没有变化.

 (2)∵AC=BC=4,BH=,∴CH=4-,CK=.由S△GHK=S四边形CHGK-S△CHK

=∵0°<α<90°,∴0<<4.

(3)存在.

根据题意,得

解这个方程,得

即:当时,△GHK的面积均等于△ABC的面积的

 0  206166  206174  206180  206184  206190  206192  206196  206202  206204  206210  206216  206220  206222  206226  206232  206234  206240  206244  206246  206250  206252  206256  206258  206260  206261  206262  206264  206265  206266  206268  206270  206274  206276  206280  206282  206286  206292  206294  206300  206304  206306  206310  206316  206322  206324  206330  206334  206336  206342  206346  206352  206360  447090 

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