如图,菱形铁片ABCD的对角线AC,DB相交于点E,,AE、DE的长是方程x2-140x+k=0的两根.(1)求AD的长;(2)如果M,N是AC上的两个动点,分别以M

发布时间:2020-08-05 20:39:12

如图,菱形铁片ABCD的对角线AC,DB相交于点E,,AE、DE的长是方程x2-140x+k=0的两根.
(1)求AD的长;
(2)如果M,N是AC上的两个动点,分别以M,N为圆心作圆,使⊙M与边从AB、AD相切,⊙N与边BC,CD相切,且⊙M与⊙N相外切,设AM=t,⊙M与⊙N面积的和为S,求S关于t的函数关系式;
(3)某工厂要利用这种菱形铁片(单位:mm)加工一批直径为48mm,60mm,90mm的圆形零件(菱形铁片上只能加工同一直径的零件,不计加工过程中的损耗),问加工哪种零件能最充分地利用这种铁片并说明理由.

网友回答

解:(1)∵ABCD是菱形
∴AC、DB垂直平分
∵sin∠DAC=

设DE=3a,则AD=5a
Rt△ADE中
∵DE=3a
∴AD=5a
∴AE==4a
又∵AE,DE是方程x2-140x+k=0的两根,
∴根据根与系数的关系可得:4a+3a=140
解得a=20
∴AD=5a=100

(2)过点M作MF⊥AD于F,过点N作NG⊥CD于G
在Rt△AMF中,
sin∠DAC==
∴FM=t
∵CD=AD,∠DCA=∠DAC
在Rt△CGN中,
sin∠DCA==
∴NC=NG
又AC=2AE=2×4×20=160
∵⊙M与⊙N相外切
∴MN=MF+NG=t+NG
∴t+t+NG+NG=160
解得NG=60-t
根据题意,
S=π(?t)2+π(60-t)2
即S=t2-72πt+3600π

(3)设它的半径为R1,由图形的轴对称性知,圆心必在对角线交点E处,则4S△AED=S菱形ABCD
∴4AD?R1=AC?BD
∴R1==48(mm)
对照条件,则加工成直径为90mm的圆形零件只能加工1个,而加工成直径为48mm圆形零件可有4个.
如若将这块料加工成两个最大圆形零件,并设这时圆半径为R2,那么由对称性知,这两个圆必是△ADB和△DBC的内切圆,则2(?AD?R2+AB?R2+?BD?R2)=AC?BD,
∴R2==30(mm).
这时正好可加工直径为60mm的圆形零件2个.
如若加工三个最大圆形零件,这时用料不合理,显然不可取.
若加工成4个最大圆形零件,
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