如图,Rt△ADE可由Rt△CAB旋转而成,点B的对应点是E,点A的对应点是D,点B、C的坐标分别为(3,0),(1,4).(1)写出点E的坐标,并利用尺规作图直接在

发布时间:2020-08-08 03:26:15

如图,Rt△ADE可由Rt△CAB旋转而成,点B的对应点是E,点A的对应点是D,点B、C的坐标分别为(3,0),(1,4).
(1)写出点E的坐标,并利用尺规作图直接在图中作出旋转中心Q(保留作图痕迹,不写作法);
(2)求直线AE对应的函数关系式;
(3)将△ADE沿垂直于x轴的线段PT折叠,(点T在x轴上,点P在AE上,P与A、E不重合)如图,使点A落在x轴上,点A的对应点为点F.设点T的坐标为(x,0),△PTF与△ADE重叠部分的面积为S.
①试求出S与x之间的函数关系式(包括自变量x的取值范围);
②当x为何值时,S的面积最大?最大值是多少?
③是否存在这样的点T,使得△PEF为直角三角形?若存在,直接写出点T的坐标;若不存在,请说有理由.

网友回答

解:(1)∵Rt△ADE可由Rt△CAB旋转而成,点B的对应点是E,点A的对应点是D,
∴△ADE≌△CAB,
∴AD=CA=4,DE=AB=2,
∴OD=OA+AD=1+4=5,
∴E点坐标为(5,2).
连接BE,作出线段AD与线段BE的垂直平分线,它们的交点即为Q;????????????????

(2)设直线AE对应的函数关系式为y=kx+b,
∵A(1,0),E(5,2),
∴,解得,
∴直线AE对应的函数关系式为y=x-;

(3)①分两种情况:
(i)当点F在AD之间时,重叠部分是△PTF,如图.
∵点P在AE:y=x-上,PT⊥x轴,点T的坐标为(x,0),
∴PT=x-.
∵OT=x,OA=1,
∴AT=OT-OA=x-1,
∴TF=AT=x-1.
∵S△PTF=TF?PT=AT?PT=(x-1)?(x-)=(x-1)2,
∴S=x2-x+.
∵当F与D重合时,AT=AD=2,
∴1<x≤3;
(ii)当点F在点D的右边时,重叠部分是梯形PTDH.
∵∠DFH=∠DAE,∠FDH=∠ADE=90°,
∴△FDH∽△ADE,
∴,
∴HD=DF=[2(x-1)-4]=x-3,
∴S梯形PTDH=(PT+HD)?TD=(x-+x-3)?(5-x)=-x2+x-,
当T与D重合时,点F的坐标是(9,0),
∴3<x<5.
综上所述,S=;

②(i)当1<x≤3时,∵S=(x-1)2,
∴S随x的增大而增大,
∴当x=3时,S有取大值,且最大值是S=(3-1)2=1;
(ii)当3<x<5时,∵S=-x2+x-=-(x-)2+,
∴当x=时,S有最大值,且最大值是;
综上所述,当x=时,S有最大值,且最大值是S=;

③存在这样的点T(,0)和(,0),能够使得△PEF为直角三角形.
分两种情况:
(i)当△PFE以点E为直角顶点时,如图,作EF⊥AE交x轴于F.
∵△AED∽△EFD,
∴,
∴DF=DE=1,
∴点F(6,0),
∴点T(,0);
(ii)当△P′F′E以点F′为直角顶点时,如图.
∵△AED∽△EF′D,
∴==,
∴DF′=DE=1,
∴点F′(4,0),
∴点T(,0).
综上(i)、(ii)知,满足条件的点T坐标为(,0)和(,0).
解析分析:(1)根据旋转前、后的图形全等,可知△ABC≌△DEA,则AB=DE=2,AC=DA=4,由此求出点E的坐标;根据对应点到旋转中心的距离相等可知旋转中心Q既在线段AD的垂直平分线上,又在线段BE的垂直平分线上,为此,作出线段AD与线段BE的垂直平分线,它们的交点即为Q;
(2)设直线AE的函数关系式为y=kx+b,将A、E两点的坐标代入,运用待定系数法即可求出;
(3)①分两种情况:(i)当点F在AD之间时,1<x≤3,重叠部分是△PTF,由S△PTF=TF?PT=AT?PT,可求出S与x之间的函数关系式;(ii)当点F在点D的右边时,3<x<5,重叠部分是梯形PTDH,由S梯形PTDH=(PT+HD)?TD,可求出S与x之间的函数关系式;
②分两种情况:(i)1<x≤3;(ii)3<x<5,由①中所求的S与x之间的二次函数关系式,根据二次函数的性质,结合自变量的取值范围,即可求解;
③由于tan∠EAD=,所以∠EAD≠45°,∠APT≠45°,∠APF≠90°,则∠EPF≠90°,当△PEF为直角三角形时,分两种情况进行讨论:(i)当△PFE以点E为直角顶点时,作EF⊥AE交x轴于F,由△AED∽△EFD,根据相似三角形对应边的边相等列出比例式,即可求解;(ii)当△P′F′E以点F′为直角顶点时,由△AED∽△EF′D,根据相似三角形对应边的边相等列出比例式,即可求解.

点评:本题考查了旋转的性质,线段垂直平分线的画法,运用待定系数法求一次函数的解析式,图形面积的求法,二次函数的性质,直角三角形的性质,相似三角形的判定与性质,综合性较强,有一定难度.运用数形结合及分类讨论思想是解题的关键.
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