如圖,在△ABC中,∠B=45°,BC=5,高AD=4,矩形EFPQ的一邊QP在BC邊上,E、F分別在AB、AC上,AD交EF于點H.

(1)求證:;

(2)設EF=x,當x為何值時,矩形EFPQ的面積最大?并求出最大面積;

(3)當矩形EFPQ的面積最大時,該矩形EFPQ以每秒1個單位的速度沿射線DA勻速向上運動(當矩形的邊PQ到達A點時停止運動),設運動時間為t秒,矩形EFPQ與△ABC重疊部分的面積為S,求S與t的函數(shù)關(guān)系式,并寫出t的取值范圍.

考點:

相似形綜合題.

分析:

(1)由相似三角形,列出比例關(guān)系式,即可證明;

(2)首先求出矩形EFPQ面積的表達式,然后利用二次函數(shù)求其最大面積;

(3)本問是運動型問題,要點是弄清矩形EFPQ的運動過程:

(I)當0≤t≤2時,如答圖①所示,此時重疊部分是一個矩形和一個梯形;

(II)當2<t≤4時,如答圖②所示,此時重疊部分是一個三角形.

解答:

(1)證明:∵矩形EFPQ,

∴EF∥BC,∴△AHF∽△ADC,∴

∵EF∥BC,∴△AEF∽△ABC,∴,

(2)解:∵∠B=45°,∴BD=AD=4,∴CD=BC﹣BD=5﹣4=1.

∵EF∥BC,∴△AEH∽△ABD,∴,

∵EF∥BC,∴△AFH∽△ACD,∴,

,即,∴EH=4HF,

已知EF=x,則EH=x.

∵∠B=45°,∴EQ=BQ=BD﹣QD=BD﹣EH=4﹣x.

S矩形EFPQ=EF•EQ=x•(4﹣x)=﹣x2+4x=﹣(x﹣)2+5,

∴當x=時,矩形EFPQ的面積最大,最大面積為5.

(3)解:由(2)可知,當矩形EFPQ的面積最大時,矩形的長為,寬為4﹣×=2.

在矩形EFPQ沿射線AD的運動過程中:

(I)當0≤t≤2時,如答圖①所示.

設矩形與AB、AC分別交于點K、N,與AD分別交于點H1,D1

此時DD1=t,H1D1=2,

∴HD1=HD﹣DD1=2﹣t,HH1=H1D1﹣HD1=t,AH1=AH﹣HH1=2﹣t,.

∵KN∥EF,∴,即,得KN=(2﹣t).

S=S梯形KNFE+S矩形EFP1Q1=(KN+EF)•HH1+EF•EQ1

= [(2﹣t)+]×t+(2﹣t)

=t2+5;

(II)當2<t≤4時,如答圖②所示.

設矩形與AB、AC分別交于點K、N,與AD交于點D2

此時DD2=t,AD2=AD﹣DD2=4﹣t,

∵KN∥EF,∴,即,得KN=5﹣t.

S=S△AKN=KN•AD2

=(5﹣t)(4﹣t)

=t2﹣5t+10.

綜上所述,S與t的函數(shù)關(guān)系式為:

S=

點評:

本題是運動型相似三角形壓軸題,考查了相似三角形的判定與性質(zhì)、二次函數(shù)的表達式與最值、矩形、等腰直角三角形等多個知識點,涉及考點較多,有一定的難度.難點在于第(3)問,弄清矩形的運動過程是解題的關(guān)鍵.

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2
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D、
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