如图①,在边长为8cm正方形ABCD中,E,F是对角线AC上的两个动点,它们分别从点A,点C同时出发,沿对角线以1cm/s同速度运动,过E作EH垂直AC交的直角边于H;过F作FG垂直AC交Rt△ACD的直角边于G,连接HG,EB.设HE,EF,FG,GH围成的图形面积为S1,AE,EB,BA围成的图形面积为S2(这里规定:线段的面积为0).E到达C,F到达A停止.若E的运动时间为xs,解答下列问题:
(1)当0<x<8时,直接写出以E,F,G,H为顶点的四边形是什么四边形,并求x为何值时,S1=S2.
(2)①若y是S1与S2的和,求y与x之间的函数关系式.(图②为备用图)
②求y的最大值.
网友回答
解:(1)根据正方形的性质可知∠HAE=∠GCF,由于A、C运动的速度相同,
故AE=CF,易证△AEH≌△CFG,由平行线的判定定理可知HE∥GF,
所以,以E,F,G,H为顶点的四边形是矩形.
∵正方形边长为,
∴AC=16.
∵AE=x,过B作BO⊥AC于O,则BO=8.
∴S2=4x
∵HE=x,EF=16-2x,
∴S1=x(16-2x).
当S1=S2时,x(16-2x)=4x.
解得x1=0(舍去),x2=6.
∴当x=6时,S1=S2.
(2)①当0≤x<8时,y=x(16-2x)+4x=-2x2+20x.
当8≤x≤16时,AE=x,CE=HE=16-x,EF=16-2(16-x)=2x-16.
∴S1=(16-x)(2x-16).
∴y=(16-x)(2x-16)+4x=-2x2+52x-256.
②解法1:当0≤x<8时,y=-2x2+20x=-2(x2-10x+25)+50=-2(x-5)2+50,
∴当x=5时,y的最大值为50.
当8≤x≤16时,y=-2x2+52x-256=-2(x-13)2+82,
∴当x=13时,y的最大值为82.
综上可得,y的最大值为82.(10)
解法2:y=-2x2+20x(0≤x<8),
当x=-=5时,y的最大值为50.
y=-2x2+52x-256(8≤x≤16),
当x=-=13时,y的最大值为82.
综上可得,y的最大值为82.(10)
说明:(1)自变量取值含0,8,16或不含均可不扣分.
(2)图②中的草图不正确不扣分.
解析分析:(1)根据正方形的性质可知△AEH≌△CFG,由平行线的判定定理可知HE∥GF,即可求出结论.
根据正方形的边长可求出AC的长,过B作BO⊥AC于O,OB即为△ABE的高,设AE=x,YO用含x的关系式表示出S1、S2即可求出x的值.
(2)①因为当x=8时,EF重合此时S1=0,y=S2故应分0≤x<8与8≤x≤16两种情况讨论.
②同①分两种情况用含x的代数式表示出y的值,然后根据二次函数的最值即可求出y的最大值.
点评:本题综合考查了正方形的性质及二次函数图象上点的特征,把求面积的最值转化为求二次函数的最值问题,锻炼了同学们对所学知识的综合运用能力.