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如图,已知矩形ABCD的边长AB=2,BC=3,点P是AD边上的一动点(P异于A、D),Q是BC边上的任意一点.连AQ、

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/24 05:17:35
如图,已知矩形ABCD的边长AB=2,BC=3,点P是AD边上的一动点(P异于A、D),Q是BC边上的任意一点.连AQ、DQ,过P作PE∥DQ交AQ于E,作PF∥AQ交DQ于F.
(1)求证:△APE∽△ADQ;
(2)设AP的长为x,试求△PEF的面积S△PEF关于x的函数关系式,并求当P在何处时,S△PEF取得最大值,最大值为多少?
(3)当Q在何处时,△ADQ的周长最小?(须给出确定Q在何处的过程或方法,不必给出证明)
(1)证明:∵PE∥DQ
∴△APE∽△ADQ;
(2)同(1)可证△APE∽△ADQ与△PDF∽△ADQ,及S△PEF=
1
2S平行四边形PEQF
根据相似三角形的面积之比等于相似比得平方,

S△AEP
S△AQD=(
x
3)2,
S△DPF
S△ADQ=(
3−x
3)2,
∵S△AQD=
1
2AD×AB=
1
2×3×2=3,
得S△PEF=
1
2S平行四边形PEQF
=
1
2(S△AQD-S△AEP-S△DFP
=
1
2×[3-(
x
3)2×3-(
3−x
3)2×3]
=
1
2(-
2
3x2+2x)
=-
1
3x2+x
=-
1
3(x-
3
2)2+
3
4.
∴当x=
3
2,即P是AD的中点时,S△PEF取得最大值
3
4.
(3)作A关于直线BC的对称点A′,连DA′交BC于Q,则这个点Q就是使△ADQ周长最小的点,此时Q是BC的中点.
(1)根据PE∥QD得出的同位角相等即可证得两三角形相似.
(2)由于PE∥DQ,PF∥AQ,因此四边形PEQF是平行四边形,根据平行四边形的性质可知:S△PEF=
1
2
S平行四边形PEQF,可先求出△AQD的面积,然后根据△AEP与△ADQ相似,用相似比的平方即面积比求出△APE的面积,同理可求出△DPF的面积,进而可求出平行四边形PEQF的面积表达式,也就能得出关于S,x的函数关系式,根据函数的性质即可得出S的最大值即对于的x的值.
(3)△ADQ中,AD长为定值,因此要使△ADQ的周长最小,AQ+QD需最小,可根据轴对称图形的性质和两点间线段最短为依据来确定Q点的位置.