4. 如图,菱形$ABCD$的边长为$2$,$∠ B = 60°$,$M$,$N$分别是边$BC$,$CD$上的动点,$∠ MAN = 60°$,连接$MN$。
(1)$△ AMN$是等边三角形吗?如果是,请证明;如果不是,请说明理由。
(2)在点$M$,$N$运动的过程中,$△ CMN$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)$△ AMN$是等边三角形吗?如果是,请证明;如果不是,请说明理由。
(2)在点$M$,$N$运动的过程中,$△ CMN$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:如图,连接AC.
$ \because$四边形ABCD是菱形,
$ \therefore ∠ B=∠ D=60°$,AB=BC=CD=AD,
$ \therefore △ ABC$,△ ACD都是等边三角形,
$ \therefore AB=AC$,∠ BAC=60°,∠ ACN=60°,
$ \therefore ∠ BAM=∠ CAN$,
$ \therefore △ BAM≌△ CAN(\mathrm{ASA})$,$\therefore AM=AN.$
$ \because ∠ MAN=60°$,$\therefore △ AMN$是等边三角形.
(2)解:△ CMN的面积存在最大值,理由如下:
$ \because △ BAM≌△ CAN$,$\therefore S_{△ BAM}=S_{△ CAN}$,
$ \therefore S_{四边形AMCN}=S_{△ AMC}+S_{△ ANC}=S_{△ AMC}+S_{△ BAM}=S_{△ ABC}=\frac{1}{2}×2×\sqrt{3}=\sqrt{3}$,
$ \therefore$四边形AMCN的面积不发生变化,
$ \therefore$当△ AMN的面积最小时,△ CMN的面积最大.
$ \because △ AMN$是等边三角形,
根据垂线段最短可知,当AM⊥ BC时,AM的值最小,△ AMN的面积最小,
此时$S_{△ AMN}=\frac{1}{2}×\frac{3}{2}×\sqrt{3}=\frac{3\sqrt{3}}{4}$,
$ \therefore △ CMN$的面积的最大值为$\sqrt{3}-\frac{3\sqrt{3}}{4}=\frac{\sqrt{3}}{4}.$
5. 如图①,四边形$OABC$是菱形,$B(6,0)$,$∠ C = 60°$。
(1)作$∠ AOB$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,$∠ EBF = 60°$,求四边形$OEBF$周长的最小值。

(1)作$∠ AOB$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,$∠ EBF = 60°$,求四边形$OEBF$周长的最小值。
答案
(1)如图所示,OD即为所求;
(2)解:如图,连接PA,PC,PB,延长CB交OD于点P',连接AP'.
$ \because$四边形OABC是菱形,∠ OCB=60°,
$ \therefore AO=AB=OC=BC$,∠ OAB=∠ OCB=60°,
$ \therefore △ OAB$,△ OBC都是等边三角形,$\therefore OA=OB.$
$ \because OD$平分∠ AOB,$\therefore OD⊥ AB$,AD=DB,$\therefore PA=PB$,
$ \therefore PC-PA=PC-PB≤ BC$,
$ \therefore$当点P与点P'重合时,|PC-PA|取最大值.
$ \because ∠ COB=60°$,∠ DOB=30°,$\therefore ∠ COP'=90°.$
$ \because OC=OB=6$,∠ OCP'=60°,$\therefore OP'=6\sqrt{3}$,
$ \therefore$当|PC-PA|取最大值时,OP的长为$6\sqrt{3}.$
(3)解:$\because ∠ EBF=∠ OBC=60°$,$\therefore ∠ OBE=∠ CBF.$
$ \because ∠ BOE=∠ C=60°$,BO=BC,
$ \therefore △ BOE≌△ BCF(\mathrm{ASA})$,$\therefore OE=CF$,BE=BF,
$ \therefore OE+OF=CF+FO=OC=6$,
$ \therefore$当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$6\sqrt{3}$,此时满足∠ EBF=60°,
$ \therefore$四边形OEBF周长的最小值为$6+6\sqrt{3}.$
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