几何画板解析2017年江苏盐城中考倒二(几何背景)
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(江苏·盐城倒二)
【探索发现】如图①,是一张直角三角形纸片,∠B=90°,小明想从中剪出一个以∠B为内角且面积最大的矩形,经过多次操作发现,当沿着中位线DE、EF剪下时,所得的矩形的面积最大,随后,他通过证明验证了其正确性,并得出:矩形的最大面积与原三角形面积的比值为_______.
【图文解析】
如下图示,
由三角形的中位线定理,可得:DE∥AB,EF∥BC,EF=1/2BC,DE=1/2AB,又∠B=900,进一步得到四边形BDEF为矩形.
【拓展应用】如图②,在△ABC中,BC=a,BC边上的高AD=h,矩形PQMN的顶点P、N分别在边AB、AC上,顶点Q、M在边BC上,则矩形PQMN面积的最大值为 .(用含a,h的代数式表示)
【图文解析】
要求矩形PQMN面积的最大值,对本题来说,无法用尺规作图法找出符合条件的点,因此可以通过建立函数的方法,转化为求函数的“最值”问题,为此,可设矩形的一边PQ=x,将矩形PQMN的面积表示为 x的函数.如下图示,
现只需求出PN,即可得到:用x表示矩形PQMN的面积.几何中求线段PN的长,通过可以通过勾股定理、相似、三角函数等方法.本题因PN∥BC,很自然想到用相似的性质(对应高的比等于相似比)求出PN的长(用x表示).如下图示:
因此当PQ=h/2时,S矩形PQMN最大值为ah/4. 故答案为:ah/4.
【灵活应用】如图③,有一块“缺角矩形”ABCDE,AB=32,BC=40,AE=20,CD=16,小明从中剪出了一个面积最大的矩形(∠B为所剪出矩形的内角),求该矩形的面积.
【图文解析】
由于∠B是直角,从上述结论和图形结构不难联想到应补全直角三角形,如下图示,
因此,要想从中剪出了一个面积最大的矩形(∠B为所剪出矩形的内角),应是:(其中I、K分别是BF和BG的中点),由【探索发现】知矩形的最大面积应为△BFG面积的一半.
不难证明:△AEF≌△HED(ASA)和△CDG≌△HDE,所以AF=DH=16,CG=HE=20.
由【探索发现】知矩形的最大面积为0.5BG•BF=0.5×(40+20)×(32+16)=720.
【实际应用】如图④,现有一块四边形的木板余料ABCD,经测量AB=50cm,BC=108cm,CD=60cm,且tanB=tanC=4/3,木匠徐师傅从这块余料中裁出了顶点M、N在边BC上且面积最大的矩形PQMN,求该矩形的面积.
【图文解析】
由【拓展应用】不难想到,本题应先补全以BC为一边的三角形,并画出相应的高,如下图示,
问题就转化为:
因BC=108,由【拓展应用】的结论知,只需将EH求出,并说明BE和CD的中点Q、P在边AB和CD上即可得解。
由tanB=tanC=4/3可知,∠B=∠C,
进一步得到:EB=EC=0.5BC=54cm,如下图示.
有Rt△EBH中,由tanB=EH/BH=4/3得,EH=4/3BH=72cm.通过勾股定理,不难得到BE=90cm,CE=120.
同时,
所以中位线PQ的两端点在线段AB、CD上(存在性).
由【拓展应用】知,矩形PQMN的最大面积为1/4•BC•EH=1944cm2.
【反思】这是两道课本例习题的巧妙变式和拓广,试题难度并不大,但从题意到解法、应用都恰到好处,真正体现出“数学从生活来,又回到生活中去”,真真是一道非常难得的好题。
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