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如图,在边长为4cm的正方形ABCD中,点E,F,G,H分别按A⇒B,B⇒C,C⇒D,D⇒A的方向同时出发,以1cm/s

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/22 04:22:00
如图,在边长为4cm的正方形ABCD中,点E,F,G,H分别按A⇒B,B⇒C,C⇒D,D⇒A的方向同时出发,以1cm/s的速度匀速运动.在运动过程中,设四边形EFGH的面积为S(cm2),运动时间为t(s).
(1)试证明四边形EFGH是正方形;
(2)写出S关于t的函数关系式,并求运动几秒钟时,面积最小,最小值是多少?
(3)是否存在某一时刻t,使四边形EFGH的面积与正方形ABCD的面积比是5:8?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
(1)∵点E,F,G,H在四条边上的运动速度相同,
∴AE=BF=CG=DH,
在正方形ABCD中,∠A=∠B=∠C=∠D=90°,
且AB=BC=CD=DA,
∴EB=FC=GD=HA,
∴△AEH≌△BFE≌△CGF≌△DHG(SAS),
∴EH=FE=GF=HG(全等三角形的对应边相等),
∠AEH=∠BFE(全等三角形的对应角相等),
∴四边形EFGH是菱形.(四条边相等的四边形是菱形),
又∵∠BEF+∠BFE=90°,
∴∠BEF+∠AEH=90°,
∴∠FEH=180°-(∠BEF+∠AEH)=90°,
∴四边形EFGH为正方形.(有一个角是直角的菱形是正方形).
(2)∵运动时间为t(s),运动速度为1cm/s,
∴AE=tcm,AH=(4-t)cm,
由(1)知四边形EFGH为正方形,
∴S=EH2=AE2+AH2=t2+(4-t)2
即S=2t2-8t+16=2(t-2)2+8,
当t=2秒时,S有最小值,最小值是8cm2
(3)存在某一时刻t,使四边形EFGH的面积与正方形ABCD的面积比是5:8.
∵S=
5
8S正方形ABCD
∴2(t-2)2+8=
5
8×16,∴t1=1,t2=3;
当t=1或3时,
四边形EFGH的面积与正方形ABCD的面积的比是5:8.