16. (★★★)如图,在 $ Rt△ABC $ 中,$ ∠C = 30° $,$ AB = 5 $,点 D 从点 C 出发沿 CA 方向以每秒 2 个单位长度的速度向点 A 匀速运动,同时点 E 从点 A 出发沿 AB 方向以每秒 1 个单位长度的速度向点 B 匀速运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也随之停止运动,设点 D,E 运动的时间是 $ t $ s($ t > 0 $).过点 D 作 $ DF ⊥ BC $ 于点 F,连接 DE,EF.
(1) 求证:$ AE = DF $.
(2) 四边形 AEFD 能够成为菱形吗?如果能,求出相应的 $ t $ 值;如果不能,请说明理由.
(3) 当 $ t $ 为何值时,$ △DEF $ 为直角三角形?请说明理由.

(1) 求证:$ AE = DF $.
(2) 四边形 AEFD 能够成为菱形吗?如果能,求出相应的 $ t $ 值;如果不能,请说明理由.
(3) 当 $ t $ 为何值时,$ △DEF $ 为直角三角形?请说明理由.
答案
(1)见解析;(2)能,t=10/3;(3)t=5/2或t=4。
解析
(1) 在Rt△ABC中,∠B=90°,∠C=30°,AB=5,∴AC=2AB=10。点D运动速度为2单位/s,t秒后CD=2t。在Rt△DFC中,∠C=30°,DF=CD·sin30°=2t·1/2=t。点E运动速度为1单位/s,t秒后AE=t,∴AE=DF。
(2) 能。∵AE=DF且AE⊥BC,DF⊥BC,∴AE//DF,四边形AEFD为平行四边形。若为菱形,则AE=AD,AE=t,AD=AC-CD=10-2t,∴t=10-2t,解得t=10/3。∵0<10/3<5,∴t=10/3时,四边形AEFD为菱形。
(3) 以B为原点,BC为x轴,BA为y轴建立坐标系,E(0,5-t),D((5-t)√3,t),F((5-t)√3,0)。
①∠EDF=90°:DE²+DF²=EF²,即[3(5-t)²+(2t-5)²]+t²=4(5-t)²,化简得4t²-10t=0,t=5/2(t=0舍去)。
②∠DEF=90°:DE²+EF²=DF²,即[3(5-t)²+(2t-5)²]+4(5-t)²=t²,化简得10t²-90t+200=0,t=4(t=5舍去)。
③∠DFE=90°:DF²+EF²=DE²,解得t=5(三点共线,舍去)。
综上,t=5/2或t=4时,△DEF为直角三角形。
(2) 能。∵AE=DF且AE⊥BC,DF⊥BC,∴AE//DF,四边形AEFD为平行四边形。若为菱形,则AE=AD,AE=t,AD=AC-CD=10-2t,∴t=10-2t,解得t=10/3。∵0<10/3<5,∴t=10/3时,四边形AEFD为菱形。
(3) 以B为原点,BC为x轴,BA为y轴建立坐标系,E(0,5-t),D((5-t)√3,t),F((5-t)√3,0)。
①∠EDF=90°:DE²+DF²=EF²,即[3(5-t)²+(2t-5)²]+t²=4(5-t)²,化简得4t²-10t=0,t=5/2(t=0舍去)。
②∠DEF=90°:DE²+EF²=DF²,即[3(5-t)²+(2t-5)²]+4(5-t)²=t²,化简得10t²-90t+200=0,t=4(t=5舍去)。
③∠DFE=90°:DF²+EF²=DE²,解得t=5(三点共线,舍去)。
综上,t=5/2或t=4时,△DEF为直角三角形。
17. (★★)如图,已知锐角 $ △ABC $ 中,CD,BE 分别是 AB,AC 边上的高,M,N 分别是线段 BC,DE 的中点.
(1) 求证:$ MN ⊥ DE $;
(2) 若 $ ∠ABC = 75° $,$ ∠ACB = 40° $,连接 DM,ME,求 $ ∠DME $ 的度数.

(1) 求证:$ MN ⊥ DE $;
(2) 若 $ ∠ABC = 75° $,$ ∠ACB = 40° $,连接 DM,ME,求 $ ∠DME $ 的度数.
答案
(1) 见证明;(2) 50°
解析
(1) 证明:
∵CD⊥AB,BE⊥AC,∴∠BDC=∠BEC=90°,
∵M是BC中点,∴在Rt△BDC中,DM=1/2BC;在Rt△BEC中,EM=1/2BC,
∴DM=EM,△DME是等腰三角形,
∵N是DE中点,∴MN⊥DE(等腰三角形三线合一)。
(2) 解:
在△ABC中,∠BAC=180°-∠ABC-∠ACB=180°-75°-40°=65°,
∵DM=BM,∴∠MBD=∠MDB=75°,
∴∠DMB=180°-2×75°=30°,
∵EM=CM,∴∠MCE=∠MEC=40°,
∴∠EMC=180°-2×40°=100°,
∵B,M,C三点共线,∴∠DMB+∠DME+∠EMC=180°,
∴∠DME=180°-30°-100°=50°。
∵CD⊥AB,BE⊥AC,∴∠BDC=∠BEC=90°,
∵M是BC中点,∴在Rt△BDC中,DM=1/2BC;在Rt△BEC中,EM=1/2BC,
∴DM=EM,△DME是等腰三角形,
∵N是DE中点,∴MN⊥DE(等腰三角形三线合一)。
(2) 解:
在△ABC中,∠BAC=180°-∠ABC-∠ACB=180°-75°-40°=65°,
∵DM=BM,∴∠MBD=∠MDB=75°,
∴∠DMB=180°-2×75°=30°,
∵EM=CM,∴∠MCE=∠MEC=40°,
∴∠EMC=180°-2×40°=100°,
∵B,M,C三点共线,∴∠DMB+∠DME+∠EMC=180°,
∴∠DME=180°-30°-100°=50°。
18. (★★) 如图,矩形 $ABCD$ 的对角线 $AC$ 和 $BD$ 相交于点 $O$,过点 $O$ 的直线分别交 $AD$ 和 $BC$ 于点 $E,F,AB = 4,BC = 6$,则图中阴影部分的面积为【 】

A.$8$
B.$12$
C.$16$
D.$20$
A.$8$
B.$12$
C.$16$
D.$20$
答案
B
解析
矩形 $ABCD$ 是中心对称图形,对角线 $AC$ 和 $BD$ 的交点 $O$ 是矩形的对称中心。
所以,$△ EOD$ 和 $△ FOB$,$△ AOE$ 和 $△ COF$,$△ AOB$ 和 $△ COD$,$△ AOD$ 和 $△ BOC$,都是对称的,面积相等。
阴影部分的总面积等于矩形面积的一半。
矩形 $ABCD$,$AB = 4$,$BC = 6$,其面积为:
$S_{ABCD} = AB × BC = 4 × 6 = 24$。
所以阴影部分面积为:
$S_{\mathrm{阴影}} = \frac{24}{2} = 12$。
所以,$△ EOD$ 和 $△ FOB$,$△ AOE$ 和 $△ COF$,$△ AOB$ 和 $△ COD$,$△ AOD$ 和 $△ BOC$,都是对称的,面积相等。
阴影部分的总面积等于矩形面积的一半。
矩形 $ABCD$,$AB = 4$,$BC = 6$,其面积为:
$S_{ABCD} = AB × BC = 4 × 6 = 24$。
所以阴影部分面积为:
$S_{\mathrm{阴影}} = \frac{24}{2} = 12$。
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