把两块边长为4的等边三角板ABC和DEF先如图1放置,使三角板DEF的顶点D与三角板ABC的AC边的中点重合,DF经过点B,射线DE与射线AB相交于点M,接着把三角形板ABC固定不动,将三角形板DEF由图11-1所示的位置绕点D按逆时针方向旋转,设旋转角为α.其中0°<α<90°,射线DF与线段BC相交于点N(如图2示).
(1)当0°<α<60°时,求AM?CN的值;
(2)当0°<α<60°时,设AM=x,两块三角形板重叠部分的面积为y,求y与x的函数解析式并求定义域;
(3)当BM=2时,求两块三角形板重叠部分的面积.
网友回答
解:(1)∵△ABC和△DEF都是边长为4的等边三角形,
∴∠A=∠C=∠EDF=60°,
∴∠AMD+∠ADM=120°,∠ADM+∠NDC=120°,
∴∠AMD=∠NDC,
∴△AMD∽△CDN,
∴AM:DC=AD:CN,即AM?CN=DC?AD,
而D点为AC的中点,
∴DC=AD=2,
∴AM?CN=4;
(2)分别过D点作DP⊥AB于P,DQ⊥BC于Q,连DB,如图
∵∠A=∠C=60°,DA=DC=2,
∴AP=CQ=1,
∴DP=DQ=,
AM=x,则CN=,MB=4-x,BN=4-,
∵BD为等边三角形的高,
∴点D到EF的距离为DB,
∴两块三角形板重叠部分为四边形DMBN,
∴y=S△DBM+S△DBN=??(4-x)+??(4-)
=4-x-,
在图(1)中,AM=1,
∴当0°<α<60°时,x的取值范围为1<x<4;
(3)当M在线段AB上,BM=2时,x=4-2=2,
即y=4-×2-
=2.
当M点在线段AB的延长线上,如图(备用图),
过D作DH∥BC交AB于H,
∴DH=BC=2,BH=2,
∵BM=2,
∴BP=DH=1,
与①一样可证得△AMD∽△CDN,
∴AM:DC=AD:CN,即AM?CN=DC?AD,
∴6×CN=4,即CN=,
∴PN=4-1-=,
∴S△DPN=PN?DQ=××=.
解析分析:(1)根据等边三角形的性质得到∠A=∠C=∠EDF=60°,则∠AMD+∠ADM=120°,∠ADM+∠NDC=120°,可得∠AMD=∠NDC,根据相似三角形的判定定理得到△AMD∽△CDN,有相似的性质得到AM:DC=AD:CN,即AM?CN=DC?AD,然后把DC=AD=2代入计算即可;
(2)分别过D点作DP⊥AB于P,DQ⊥BC于Q,连DB,根据等边三角形的性质得∠A=∠C=60°,而DA=DC=2,根据含30°的直角三角形三边的关系得到AP=CQ=1,DP=DQ=,由AM=x,得CN=,MB=4-x,BN=4-,两块三角形板重叠部分为四边形DMBN,则y=S△DBM+S△DBN,然后根据三角形的面积公式计算即可,易得到当0°<α<60°时,x的取值范围为1<x<4;
(3)当M在线段AB上,BM=2时,x=4-2=2,把x=2代入(2)的关系式中计算即可.当M点在线段AB的延长线上,过D作DH∥BC交AB于H,BP=DH=1,由△AMD∽△CDN,则AM:DC=AD:CN,即AM?CN=DC?AD,可计算出CN,然后根据三角形的面积公式可计算出S△DPN,即两块三角形板重叠部分的面积.
点评:本题考查了相似三角形的判定与性质:有两组角对应相等的两个三角形相似;相似三角形的对应边的比相等.也考查了等边三角形的性质、旋转的性质以及三角形的面积公式.