如图,正方形OEFG绕着边长为12的正方形ABCD的对角线的交点O旋转,边OE、OG分别交边AD、AB于点M、N.
(1)求证:OM=ON;
(2)设正方形OEFG的对角线OF与边AB相交于点P,连接PM.若PM=5,试求AM的长;
(3)连接MN,求线段MN长度的最小值,并指出此时线段MN与线段BD的关系.
网友回答
(1)证明:在正方形ABCD中,∠OAM=∠OBN=45°,OA=OB,
∵∠AOM+∠AON=∠EOG=90°,
∠BON+∠AON=∠AOB=90°,
∴∠AOM=∠BON,
在△AOM和△BON中,
∵,
∴△AOM≌△BON(ASA),
∴OM=ON;
(2)∵OF是正方形OEFG的对角线,
∴∠POM=∠PON,
在△POM和△PON中,
∵,
∴△POM≌△PON(SAS),
∴PN=PM=5,
∵△AOM≌△BON,
∴BN=AM,
设AM=BN=x,则AP=AB-BN-PN=12-x-5=7-x,
在Rt△AMP中,AM2+AP2=PM2,
即x2+(7-x)2=52,
整理得,x2-7x+12=0,
解得x1=3,x2=4,
所以,AM的长为3或4;
(3)设AM=BN=x,则AN=AB-BN=12-x,
在Rt△AMN中,AM2+AN2=MN2,
即MN2=x2+(12-x)2=2(x-6)2+72,
所以,当x=6,即AM=6时,线段MN的长度最小,
此时,MN==6,
AN=12-x=12-6=6,
所以,点M是AD的中点,点N是AB的中点,MN是△ABD的中位线,
MN∥BD,且MN=BD.
解析分析:(1)根据正方形的性质可得∠OAM=∠OBN=45°,OA=OB,再根据同角的余角相等可得∠AOM=∠BON,然后利用“角边角”证明△AOM和△BON全等,根据全等三角形对应边相等即可得证;
(2)根据正方形的对角线平分一组对角可得∠POM=∠PON,然后利用“边角边”证明△POM和△PON全等,根据全等三角形对应边相等可得PN=PM,设AM=x,用x表示出AP,然后在Rt△APM中,根据勾股定理列式进行计算即可得解;
(3)设AM=x,用x表示出AN,然后在Rt△AMN中,根据勾股定理列式,然后根据二次函数的最值问题求出AM=6时线段MN长度的最小值,从而得到点M是AD的中点,然后求出点N是AB的中点,根据三角形的中位线定理可得MN与BD平行.
点评:本题考查了正方形的性质,全等三角形的判定与性质,二次函数的最值问题,以及勾股定理的应用,熟练掌握正方形的四条边都相等,每一个角都是直角,正方形的对角线相等且互相平分是解题的关键.