如图,在锐角△ABC中,∠ACB=45°,AB=1.分别以A、B为直角顶点,向△ABC外作等腰直角三角形ACE和等腰直角三角形BCF,再分别过点E、F作边AB所在直线的垂线,垂足为M,N.
(1)求证:EM+FN=AB;
(2)求△ABC面积的最大值;
(3)当△ABC面积最大时,在直线MN上找一点P,使得EP+FP的值最小,求出这个最小值.(结果可保留根号)
网友回答
解:(1)过C作CG⊥AB,
∴∠CAG+∠ACG=90°,
∵△AEC为等腰直角三角形,
∴∠EAC=90°,AE=AC,
∴∠CAG+∠EAM=90°,
∴∠ACG=∠EAM,
∵在△ACG和△EAM中,
,
∴△ACG≌△EAM(AAS),
∴EM=AG,
同理GB=FN,
∴AB=AG+GB=EM+FN;
(2)在△ABC中,∠ACB=45°,AB=1,
∴根据余弦定理得:AB2=AC2+BC2-2AC?BCcos∠ACB,
即1=AC2+BC2-AC?BC≥2AC?BC-AC?BC=(2-)AC?BC,
∴AC?BC≤=,即AC?BC的最大值为,此时AC=BC取等号,
则△ABC面积的最大值为AC?BCcos∠ACB=;
(3)当△ABC面积最大时,AC=BC,作出E、F关于MN的对称点E′、F′,连接E′F,过G点,
当P与G重合时,EP+FP最小,最小距离为E′F,
作出△ABC的外接圆,∵∠ACB=45°,∴∠AOB=90°,
∵OA=OB,∴△AOB为等腰直角三角形,
∵AB=1,∴OA=OB=OC=,OG=AG=BG=,
∴MA=CG=NB=,
∴E′F′=MN=MA+AB+NB=2CG+AB=+1+1=+2,FF′=1,
在Rt△E′FF′中,根据勾股定理得:E′F==,
则EP+FP的最小值为.
解析分析:(1)过C作CG垂直于AB,由EA垂直于AC,利用平角的定义得到一对角互余,再由CG垂直于AG,得到一对角互余,利用同角的余角相等得到一对角相等,再由一对直角相等及AE=AC,利用AAS得到三角形ACG与三角形AEM全等,利用全等三角形的对应边相等得到EM=AG,同理得到BG=FN,由AB=AG+GB,等量代换即可得证;
(2)在三角形ABC中,由∠ACB的度数及AB的长,利用余弦定理列出关系式,再利用基本不等式变形求出AC?BC的最大值,再利用三角形的面积公式即可求出三角形ABC面积的最大值;
(3)根据三角形ABC面积最大时,AC=BC,作出E、F关于MN的对称点E′、F′,连接E′F,过G点,当P与G重合时,EP+FP最小,最小距离为E′F,作出△ABC的外接圆,由∠ACB=45°,利用同弧所对的圆周角等于圆心角的一半得到∠AOB=90°,再由OA=OB,得到三角形AOB为等腰直角三角形,由AB的长求出三角形ABC外接圆半径长,以及OG的长,由CO+OG求出CG的长,即为MA与NB的长,由MA+AB+NB求出MN长,即为E′F′长,在直角三角形E′FF′中,由E′F′与FF′长,利用勾股定理求出E′F的长,即为EP+FP的最小值.
点评:此题考查了全等三角形的判定与性质,等腰直角三角形的性质,勾股定理,圆周角定理,轴对称-最短线路问题,熟练掌握全等三角形的判定与性质是解本题的关键.