7. 在△ABC中,∠C= 90°,正方形DEFG的顶点D,G分别在AC,BC上,E,F在AB上.
(1)如图①,若AC= 3,BC= 4,求DG的长;
(2)如图②,四边形HPEQ,MNR F为正方形,设正方形HPEQ,MFRN,DEFG的边长分别为a,b,c,求证:a+b= c.
(1)如图①,若AC= 3,BC= 4,求DG的长;
(2)如图②,四边形HPEQ,MNR F为正方形,设正方形HPEQ,MFRN,DEFG的边长分别为a,b,c,求证:a+b= c.
答案
(1)60/37;(2)见解析。
解析
(1)在△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,
∴AB=√(AC²+BC²)=√(3²+4²)=5,
S△ABC=1/2×AC×BC=1/2×3×4=6,
设DG=x,
∵四边形DEFG是正方形,
∴DG=DE=EF=FG=x,DG//AB,
过点C作CH⊥AB于点H,交DG于点I,
CH=2S△ABC/AB=2×6/5=12/5,
∵DG//AB,
∴△CDG∽△CAB,
∴CI/CH=DG/AB,
∴CI=(DG/AB)×CH=(x/5)×(12/5)=12x/25,
∵IH=CH - CI=12/5 - 12x/25,
又
∵IH=DE=x,
∴12/5 - 12x/25=x,
解得x=60/37,
即DG的长为60/37。
(2)证明:设正方形DEFG的边长为c,
∵∠C=90°,四边形DEFG是正方形,
∴∠AED=∠GFB=90°,∠ADE=∠A,∠BGF=∠B,
∴△ADE∽△ABC,△BGF∽△ABC,
设△ADE的边长为a,△BGF的边长为b,
∵△ADE∽△ABC,
∴AE/AB=DE/BC=a/BC,
∵△BGF∽△ABC,
∴BF/AB=GF/AC=b/AC,
∵AE + EF + BF=AB,EF=c,
∴AE + BF=AB - c,
又
∵AE=(a/BC)×AB,BF=(b/AC)×AB,
∴(a/BC)×AB + (b/AC)×AB=AB - c,
两边同时除以AB得:a/BC + b/AC=1 - c/AB,
∵△ABC中,AC×BC=AB×CH(CH为AB边上的高),
由
(1)知CH=12/5,AB=5,AC=3,BC=4,
可得AC×BC=12,AB×CH=5×(12/5)=12,
即AC×BC=AB×CH,
设AC=b',BC=a',AB=c',CH=h,
则a'/c' + b'/c'=(a' + b')/c'=1 - c/c',
又
∵a/a'=b/b'=c/c'=k(相似比),
∴a=ka',b=kb',c=kc',
∴(ka' + kb')/kc'=1 - kc'/c',
即(a' + b')/c'=1 - k,
又
∵(a' + b')/c'=1 - k,
∴a + b=kc'=c,
即a + b=c。
8. 有这样一道题:有一块三角形余料ABC,它的边BC= 120mm,高AD= 80mm.要把它加工成正方形零件,使正方形的一边在BC上,其余两个顶点分别在AB,AC上,则加工成的正方形零件的边长是多少?
小颖解得此题的答案为48mm.小颖善于反思,她又提出了如下的问题:
如果原题中所要加工的零件是一个矩形,如图②,此矩形零件的长、宽就不能确定,但这个矩形面积有最大值,求达到这个最大值时矩形零件的长、宽.
小颖解得此题的答案为48mm.小颖善于反思,她又提出了如下的问题:
如果原题中所要加工的零件是一个矩形,如图②,此矩形零件的长、宽就不能确定,但这个矩形面积有最大值,求达到这个最大值时矩形零件的长、宽.
答案
设矩形在BC上的边长为$ x \, mm $,宽为$ y \, mm $(即矩形的高为$ y \, mm $)。
矩形的两个顶点在AB、AC上,记矩形为EFGH,其中EF在BC上,HG平行于BC,故$ \triangle AHG \sim \triangle ABC $。
相似三角形对应高的比等于相似比。$ \triangle ABC $的高$ AD = 80 \, mm $,$ \triangle AHG $的高为$ AD - y = 80 - y $。
则相似比为$ \frac{80 - y}{80} = \frac{HG}{BC} $,又$ HG = x $,$ BC = 120 \, mm $,
即$ \frac{80 - y}{80} = \frac{x}{120} $,解得$ y = 80 - \frac{2}{3}x $。
矩形面积$ S = x \cdot y = x \left(80 - \frac{2}{3}x\right) = -\frac{2}{3}x^2 + 80x $。
此二次函数开口向下,对称轴为$ x = -\frac{b}{2a} = -\frac{80}{2 × (-\frac{2}{3})} = 60 $。
当$ x = 60 \, mm $时,$ y = 80 - \frac{2}{3} × 60 = 40 \, mm $。
答:矩形面积最大时,长为$ 60 \, mm $,宽为$ 40 \, mm $。
矩形的两个顶点在AB、AC上,记矩形为EFGH,其中EF在BC上,HG平行于BC,故$ \triangle AHG \sim \triangle ABC $。
相似三角形对应高的比等于相似比。$ \triangle ABC $的高$ AD = 80 \, mm $,$ \triangle AHG $的高为$ AD - y = 80 - y $。
则相似比为$ \frac{80 - y}{80} = \frac{HG}{BC} $,又$ HG = x $,$ BC = 120 \, mm $,
即$ \frac{80 - y}{80} = \frac{x}{120} $,解得$ y = 80 - \frac{2}{3}x $。
矩形面积$ S = x \cdot y = x \left(80 - \frac{2}{3}x\right) = -\frac{2}{3}x^2 + 80x $。
此二次函数开口向下,对称轴为$ x = -\frac{b}{2a} = -\frac{80}{2 × (-\frac{2}{3})} = 60 $。
当$ x = 60 \, mm $时,$ y = 80 - \frac{2}{3} × 60 = 40 \, mm $。
答:矩形面积最大时,长为$ 60 \, mm $,宽为$ 40 \, mm $。
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