4. (2023·仪征期末)如图,菱形$ABCD$的边长为$2$,$\angle B = 60^{\circ}$,点$M$,$N$分别是边$BC$,$CD$上的两个动点,$\angle MAN = 60^{\circ}$,连接$MN$.
(1)$\triangle AMN$是等边三角形吗?如果是,请证明;如果不是,请说明理由;
(2)在$M$,$N$运动的过程中,$\triangle CMN$的面积存在最大值吗?若存在,请求出该最大值;若不存在,请说明理由.

(1)$\triangle AMN$是等边三角形吗?如果是,请证明;如果不是,请说明理由;
(2)在$M$,$N$运动的过程中,$\triangle CMN$的面积存在最大值吗?若存在,请求出该最大值;若不存在,请说明理由.
答案
(1)证明:如答图,连接AC.
∵四边形ABCD是菱形,
∴∠B=∠D=60°,AB=BC=CD=AD,
∴△ABC,△ACD都是等边三角形,
∴AB=AC,∠BAC=60°,
∴∠BAM=∠CAN,
∴△BAM≌△CAN(ASA),∴AM=AN.
∵∠MAN=60°,
∴△AMN是等边三角形.
(2)解:△CMN的面积存在最大值,理由如下:
∵△BAM≌△CAN,∴$S_{△BAM}=S_{△CAN},$
∴四边形AMCN的面积$=S_{△ACD}=1/2×2×√3=√3,$
∴四边形AMCN的面积不发生变化.
∴当△AMN的面积最小时,△MCN的面积最大.
∵△AMN是等边三角形,
根据垂线段最短可知,当AM⊥BC时,AM的值最小,△AMN的面积最小,
此时△AMN的面积=1/2×3/2×√3=3√3/4,
∴△CMN的面积的最大值=√3-3√3/4=√3/4.
5. 如图①,四边形$OABC$是菱形,$B(6,0)$,$\angle C = 60^{\circ}$.
(1)作$\angle AOB$的平分线$OD$,交$AB$于点$D$;(不写作法,保留作图痕迹)
(2)在(1)的条件下,点$P$在直线$OD$上,当$|PC - PA|$取最大值时,求$OP$的长;
(3)如图②,$E$,$F$分别是线段$OA$,$OC$上的动点,$\angle EBF = 60^{\circ}$,求四边形$OEBF$周长的最小值.

(1)作$\angle AOB$的平分线$OD$,交$AB$于点$D$;(不写作法,保留作图痕迹)
(2)在(1)的条件下,点$P$在直线$OD$上,当$|PC - PA|$取最大值时,求$OP$的长;
(3)如图②,$E$,$F$分别是线段$OA$,$OC$上的动点,$\angle EBF = 60^{\circ}$,求四边形$OEBF$周长的最小值.
答案
解:(1)如答图所示.
(2)如答图,连接PA,PC,PB,延长CB交OD于点P',连接AP'.
∵四边形OABC是菱形,∠OCB=60°,
∴AO=AB=OC=BC,
∠OAB=∠OCB=60°,
∴△OAB,△OBC都是等边三角形,
∴OA=OB.
∵OD平分∠AOB,
∴OD⊥AB,AD=DB,
∴PA=PB,
∴PC-PA=PC-PB≤BC,
∴当点P与点P'重合时,|PC-PA|取最大值.
∵∠COB=60°,∠DOB=30°,
∴∠COP'=90°.
∵OC=OB=6,∠OCP'=60°,
∴OP'=6√3,
∴当|PC-PA|取最大值时,OP的长为6√3.
(3)∵∠EBF=∠OBC=60°,
∴∠OBE=∠CBF.
∵∠BOE=∠C=60°,BO=BC,
∴△BOE≌△BCF(ASA),
∴OE=CF,BE=BF,
∴OE+OF=CF+FO=OC=6,
∴BE+BF的值最小时,四边形OEBF的周长最小.
根据垂线段最短可知,当BE⊥OA,BF⊥OC时,BE+BF的值最小,为6√3.此时满足∠EBF=60°,
∴四边形OEBF周长的最小值为6+6√3.
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