如图①,在平面直角坐标系xoy中,直线分别交x轴、y轴于C、A两点.将射线AM绕着点A顺时针旋45°得到射线AN.点D为AM上的动点,点B为AN上的动点,点C在∠MA

发布时间:2020-08-12 15:10:16

如图①,在平面直角坐标系xoy中,直线分别交x轴、y轴于C、A两点.将射线AM绕着点A顺时针旋45°得到射线AN.点D为AM上的动点,点B为AN上的动点,点C在∠MAN的内部.
(1)求线段AC的长;
(2)当AM∥x轴,且四边形ABCD为梯形时,求△BCD的面积;
(3)求△BCD周长的最小值;
(4)当△BCD的周长取得最小值,且时,△BCD的面积为.(第(4)问需填写结论,不要求书写)

网友回答

解:(1)∵直线y=与x轴、y轴分别交于C、A两点,
∴点C的坐标为(2,0),点A的坐标为(0,2).
∴AC=4.

(2)当AD∥BC时,
依题意,可知∠DAB=45°,
∴∠ABO=45°.
∴OB=OA=2.
∵OC=2,
∴BC=2-2.
∴S△BCD=BC?OA=2-2.
当AB∥DC时,
可得S△BCD=S△ACD.
设射线AN交x轴于点E,
∵AD∥x轴,
∴四边形AECD为平行四边形.
∴S△AEC=S△ACD.
∴S△BCD=S△AEC=CE?OA=2-2.
综上所述,当AM∥x轴,且四边形ABCD为梯形时,S△BCD=2-2.

(3)作点C关于射线AM的对称点C1,点C关于射线AN的对称点C2.
由轴对称的性质,可知CD=C1D,CB=C2B.
∴CB+BD+CD=C2B+BD+C1D=C1C2连接AC1、AC2,
可得∠C1AD=∠CAD,∠C2AB=∠CAB,AC1=AC2=AC=4.
∵∠DAB=45°,
∴∠C1AC2=90°.
连接C1C2.
∵两点之间线段最短,
∴当B、D两点与C1、C2在同一条直线上时,△BCD的周长最小,最小值为线段C1C2的长.
∴△BCD的周长的最小值为4.

(4)根据(3)的作图可知四边形AMCN的对角互补,其中∠DAB=45°,因此,∠C2C C1=135°.
∵∠B CC2+∠DCC1+∠BCD=135°,∠BC2C+∠DC1C+∠BCC2+∠DCC1+∠BCD=180°,
∠BC2C=∠BCC2,
∠DCC1=∠DC1C,
∴∠BCD=90°.
∴CB2+CD2=BD2=()2
∵CB+CD=4-,
∴2CB?CD=()2-()2∴.
∴.
解析分析:(1)因为直线与x轴、y轴分别交于C、A两点,所以分别令y=0,x=0,即可求出点C、点A的坐标,即可求出OA、OC的长度,利用勾股定理即可求出AC=4;
(2)因为AM∥x轴,且四边形ABCD为梯形,所以需分情况讨论:
①当AD∥BC时,因为将射线AM绕着点A顺时针旋45°得到射线AN,点B为AN上的动点,所以∠DAB=45度.利用两直线平行,内错角相等可得∠ABO=45°,OB=OA=2,又因,所以,所以.
②当AB∥DC时,△BCD的面积=△ADC的面积,因为OA=2,OC=2,AC=4,所以∠DAC=∠ACO=30°,作CE⊥AD于E,因为∠EDC=∠DAB=45°,所以EC=ED=0.5AC=2,AE=2,所以AD=2-2,S△BCD=.
(3)可作点C关于射线AM的对称点C1,点C关于射线AN的对称点C2.由轴对称的性质,可知CD=C1D,CB=C2B.
∴CB+BD+CD=C2B+BD+C1D=C1C2,并且有∠C1AD=∠CAD,∠C2AB=∠CAB,AC1=AC2=AC=4.∠C1AC2=90°.
连接C1C2.利用两点之间线段最短,可得到当B、D两点与C1、C2在同一条直线上时,△BCD的周长最小,最小值为线段C1C2的长.
(4)根据(3)的作图可知四边形AC1CC2的对角互补,因此,∠C2C C1=135°.
利用∠B CC2+∠DCC1+∠BCD=135°,∠BC2C+∠DC1C+∠BCC2+∠DCC1+∠BCD=180°,结合轴对称可得∠BCD=90°.
利用勾股定理得到CB2+CD2=BD2=()2,因为CB+CD=4-,可推出CB?CD的值,进而求出三角形的面积.

点评:本题需仔细分析题意,结合图形,利用轴对称、勾股定理来解决问题,另外解决这类问题常用到分类讨论、数形结合、方程和转化等数学思想方法.
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