8. 如图,$□ ABCD$在平面直角坐标系$xOy$中,$A(0,4)$,$B(-3,0)$,$AD = 6$. 若点$M$在平面直角坐标系内,点$F$在线段$AB$上,且以$A$,$C$,$F$,$M$为顶点的四边形为菱形,则点$F$的坐标为.

答案
$(-3,0)$或$\boldsymbol{(-\dfrac{42}{25},\dfrac{44}{25})}$
解析
1. 求点$C$坐标:
四边形$ABCD$是平行四边形,$AD=6$,故$BC=AD=6$。已知$B(-3,0)$,则$C$点横坐标为$-3+6=3$,纵坐标为$0$,即$C(3,0)$。
2. 计算线段长度:
由$A(0,4)$,$B(-3,0)$,得$AB=\sqrt{(-3-0)^2+(0-4)^2}=5$;
由$A(0,4)$,$C(3,0)$,得$AC=\sqrt{(3-0)^2+(0-4)^2}=5$。
3. 分情况讨论:
① 当$AC$为菱形的边,且$AF=AC=5$时:
因$AB=5$,故$F$与$B$重合,坐标为$(-3,0)$。
② 当$AC$为菱形的边,且$CF=AC=5$时:
先求直线$AB$的解析式:由$A(0,4)$,$B(-3,0)$得斜率为$\dfrac{4}{3}$,解析式为$y=\dfrac{4}{3}x+4$。
设$F(x,y)$,代入$CF=5$的方程$(x-3)^2+y^2=25$,结合$y=\dfrac{4}{3}x+4$,解得$x=0$(对应$A$点,舍去)或$x=-\dfrac{42}{25}$,代入得$y=\dfrac{44}{25}$,即$F(-\dfrac{42}{25},\dfrac{44}{25})$。
③ 当$AC$为菱形的对角线时,解得$F(-\dfrac{75}{14},-\dfrac{22}{7})$,该点在线段$AB$延长线上,不符合题意,舍去。
4. 综上,点$F$的坐标为$(-3,0)$或$(-\dfrac{42}{25},\dfrac{44}{25})$。
四边形$ABCD$是平行四边形,$AD=6$,故$BC=AD=6$。已知$B(-3,0)$,则$C$点横坐标为$-3+6=3$,纵坐标为$0$,即$C(3,0)$。
2. 计算线段长度:
由$A(0,4)$,$B(-3,0)$,得$AB=\sqrt{(-3-0)^2+(0-4)^2}=5$;
由$A(0,4)$,$C(3,0)$,得$AC=\sqrt{(3-0)^2+(0-4)^2}=5$。
3. 分情况讨论:
① 当$AC$为菱形的边,且$AF=AC=5$时:
因$AB=5$,故$F$与$B$重合,坐标为$(-3,0)$。
② 当$AC$为菱形的边,且$CF=AC=5$时:
先求直线$AB$的解析式:由$A(0,4)$,$B(-3,0)$得斜率为$\dfrac{4}{3}$,解析式为$y=\dfrac{4}{3}x+4$。
设$F(x,y)$,代入$CF=5$的方程$(x-3)^2+y^2=25$,结合$y=\dfrac{4}{3}x+4$,解得$x=0$(对应$A$点,舍去)或$x=-\dfrac{42}{25}$,代入得$y=\dfrac{44}{25}$,即$F(-\dfrac{42}{25},\dfrac{44}{25})$。
③ 当$AC$为菱形的对角线时,解得$F(-\dfrac{75}{14},-\dfrac{22}{7})$,该点在线段$AB$延长线上,不符合题意,舍去。
4. 综上,点$F$的坐标为$(-3,0)$或$(-\dfrac{42}{25},\dfrac{44}{25})$。
9. 如图,在$□ ABCD$中,$∠ B = 60°$,$AB = 6\mathrm{cm}$,$BC = 12\mathrm{cm}$. 点$P$从点$A$出发,以$1\mathrm{cm}/\mathrm{s}$的速度沿$A \to D$运动,同时点$Q$从点$C$出发,以$3\mathrm{cm}/\mathrm{s}$的速度沿$C \to B \to C \to ··· ···$往复运动,当点$P$到达端点$D$时,点$Q$随之停止运动. 在此运动过程中,四边形$PQCD$是平行四边形出现次. 当点$P$出发$\mathrm{s}$时,四边形$PQCD$是菱形.

答案
3;6
解析
1. 计算运动总时长:点P从A到D的时间为$12÷1=12\mathrm{s}$,运动时间范围为$0≤ t≤12$。
2. 分析四边形$PQCD$为平行四边形的情况:
由$□ABCD$的性质知$AD// BC$,即$PD// QC$,故只需$PD=QC$。
当$0≤ t≤4$时,$QC=3t$,$PD=12-t$,令$12-t=3t$,解得$t=3$,第一次出现平行四边形;
当$4< t≤8$时,$QC=24-3t$,令$12-t=24-3t$,解得$t=6$,第二次出现平行四边形;
当$8< t≤12$时,$QC=3t-24$,令$12-t=3t-24$,解得$t=9$,第三次出现平行四边形;
综上,共出现3次平行四边形。
3. 分析四边形$PQCD$为菱形的情况:
需满足平行四边形条件且$CD=PD$,已知$CD=AB=6\mathrm{cm}$,则$PD=6\mathrm{cm}$,即$12-t=6$,解得$t=6\mathrm{s}$,此时$QC=6\mathrm{cm}=PD$,符合菱形判定。
2. 分析四边形$PQCD$为平行四边形的情况:
由$□ABCD$的性质知$AD// BC$,即$PD// QC$,故只需$PD=QC$。
当$0≤ t≤4$时,$QC=3t$,$PD=12-t$,令$12-t=3t$,解得$t=3$,第一次出现平行四边形;
当$4< t≤8$时,$QC=24-3t$,令$12-t=24-3t$,解得$t=6$,第二次出现平行四边形;
当$8< t≤12$时,$QC=3t-24$,令$12-t=3t-24$,解得$t=9$,第三次出现平行四边形;
综上,共出现3次平行四边形。
3. 分析四边形$PQCD$为菱形的情况:
需满足平行四边形条件且$CD=PD$,已知$CD=AB=6\mathrm{cm}$,则$PD=6\mathrm{cm}$,即$12-t=6$,解得$t=6\mathrm{s}$,此时$QC=6\mathrm{cm}=PD$,符合菱形判定。
10. 如图,在$□ ABCD$中,对角线$AC$与$BD$相交于点$O$,点$E$,$F$分别在$BD$和$DB$的延长线上,且$DE = BF$,连接$AE$,$CF$.
(1) 求证$∠ E = ∠ F$.
(2) 连接$AF$,$CE$,当$BD$平分$∠ ABC$时,四边形$AFCE$是什么特殊四边形?请说明理由.

(1) 求证$∠ E = ∠ F$.
(2) 连接$AF$,$CE$,当$BD$平分$∠ ABC$时,四边形$AFCE$是什么特殊四边形?请说明理由.
答案
(1) 证明:
∵ 四边形$ABCD$是平行四边形
∴ $AD = BC$,$AD// BC$
∴ $∠ ADB = ∠ CBD$
∴ $∠ ADE = ∠ CBF$
在$△ ADE$和$△ CBF$中
$\{\begin{array}{l}AD = BC \\∠ ADE = ∠ CBF \\DE = BF\end{array} $
∴ $△ ADE ≌ △ CBF$(SAS)
∴ $∠ E = ∠ F$
(2) 解:四边形$AFCE$是菱形,理由如下:
∵ $BD$平分$∠ ABC$
∴ $∠ ABD = ∠ CBD$
∵ 四边形$ABCD$是平行四边形
∴ $AD// BC$
∴ $∠ ADB = ∠ CBD$
∴ $∠ ABD = ∠ ADB$
∴ $AB = AD$
∴ 平行四边形$ABCD$是菱形
∴ $AC⊥ BD$,即$AC⊥ EF$
由(1)知$△ ADE ≌ △ CBF$
∴ $AE = CF$
又∵ $∠ E = ∠ F$
∴ $AE// CF$
∴ 四边形$AFCE$是平行四边形
又∵ $AC⊥ EF$
∴ 平行四边形$AFCE$是菱形
∵ 四边形$ABCD$是平行四边形
∴ $AD = BC$,$AD// BC$
∴ $∠ ADB = ∠ CBD$
∴ $∠ ADE = ∠ CBF$
在$△ ADE$和$△ CBF$中
$\{\begin{array}{l}AD = BC \\∠ ADE = ∠ CBF \\DE = BF\end{array} $
∴ $△ ADE ≌ △ CBF$(SAS)
∴ $∠ E = ∠ F$
(2) 解:四边形$AFCE$是菱形,理由如下:
∵ $BD$平分$∠ ABC$
∴ $∠ ABD = ∠ CBD$
∵ 四边形$ABCD$是平行四边形
∴ $AD// BC$
∴ $∠ ADB = ∠ CBD$
∴ $∠ ABD = ∠ ADB$
∴ $AB = AD$
∴ 平行四边形$ABCD$是菱形
∴ $AC⊥ BD$,即$AC⊥ EF$
由(1)知$△ ADE ≌ △ CBF$
∴ $AE = CF$
又∵ $∠ E = ∠ F$
∴ $AE// CF$
∴ 四边形$AFCE$是平行四边形
又∵ $AC⊥ EF$
∴ 平行四边形$AFCE$是菱形
11. 如图,将两张长为$8$、宽为$2$的矩形纸条交叉放置,交点分别为$A$,$B$,$C$,$D$.
(1) 求证重叠部分的图形是菱形.
(2) 求重叠部分图形周长的最大值和最小值.(要求画图、推理并计算)

(1) 求证重叠部分的图形是菱形.
(2) 求重叠部分图形周长的最大值和最小值.(要求画图、推理并计算)
答案
(1) 证明:
∵ 两张纸条均为矩形,
∴ $AB// CD$,$AD// BC$,
∴ 四边形$ABCD$是平行四边形。
过点$A$作$AE⊥ BC$于点$E$,$AF⊥ CD$于点$F$,
∵ 两张纸条的宽均为2,
∴ $AE=AF=2$。
∵ $S_{\mathrm{▱}ABCD}=BC· AE=CD· AF$,
∴ $BC=CD$,
∴ 平行四边形$ABCD$是菱形。
(2) ① 周长最小值:
当两张纸条垂直放置时,重叠部分为正方形,此时菱形边长为2,
周长$=4×2=8$。
② 周长最大值:
当菱形的一个顶点与矩形的一个顶点重合时,设菱形的边长为$x$,
由勾股定理得:$(8-x)^2+2^2=x^2$,
展开得:$64-16x+x^2+4=x^2$,
整理得:$16x=68$,
解得:$x=\frac{17}{4}$,
此时周长$=4×\frac{17}{4}=17$。
综上,重叠部分图形周长的最大值为17,最小值为8。
∵ 两张纸条均为矩形,
∴ $AB// CD$,$AD// BC$,
∴ 四边形$ABCD$是平行四边形。
过点$A$作$AE⊥ BC$于点$E$,$AF⊥ CD$于点$F$,
∵ 两张纸条的宽均为2,
∴ $AE=AF=2$。
∵ $S_{\mathrm{▱}ABCD}=BC· AE=CD· AF$,
∴ $BC=CD$,
∴ 平行四边形$ABCD$是菱形。
(2) ① 周长最小值:
当两张纸条垂直放置时,重叠部分为正方形,此时菱形边长为2,
周长$=4×2=8$。
② 周长最大值:
当菱形的一个顶点与矩形的一个顶点重合时,设菱形的边长为$x$,
由勾股定理得:$(8-x)^2+2^2=x^2$,
展开得:$64-16x+x^2+4=x^2$,
整理得:$16x=68$,
解得:$x=\frac{17}{4}$,
此时周长$=4×\frac{17}{4}=17$。
综上,重叠部分图形周长的最大值为17,最小值为8。
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