定义:如图(1),若分别以△ABC的三边AC,BC,AB为边向三角形外侧作正方形ACDE,BCFG和ABMN,则称这三个
原题:定义:如图(1),若分别以△ABC的三边AC,BC,AB为边向三角形外侧作正方形ACDE,BCFG和ABMN,则称这三个正方形为△ABC的外展三叶正方形,其中任意两个正方形为△ABC的外展双叶正方形.
(1)作△ABC的外展双叶正方形ACDE和BCFG,记△ABC,△DCF的面积分别为S1和S2.
①如图(2),当∠ACB=90°时,求证:S1=S2.
②如图(3),当∠ACB≠90°时,S1与S2是否仍然相等,请说明理由.
(2)已知△ABC中,AC=3,BC=4,作其外展三叶正方形,记△DCF,△AEN,△BGM的面积和为S,请利用图(1)探究:当∠ACB的度数发生变化时,S的值是否发生变化?若不变,求出S的值;若变化,求出S的最大值.
解:
考点:四边形综合题,全等三角形的判定与性质,直角三角形的性质
专题:综合题
分析:(1)由正方形的性质可以得出AC=DC,BC=FC,∠ACB=∠DCF=90°,就可以得出△ABC≌△DFC而得出结论;
(2)如图3,过点A作AP⊥BC于点P,过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q,通过证明△APC≌△DQC就有DQ=AP而得出结论;
(3)如图 1,根据(2)可以得出S=3S△ABC,要使S最大,就要使S△ABC最大,当∠AVB=90°时S△ABC最大,就可以求出结论.
解答:(1)证明:
如图1,∵正方形ACDE和正方形BCFG,
∴AC=DC,BC=FC,∠ACD=∠BCF=90°,
∵∠ACB=90°,∴∠DCF=90°,
∴∠ACB=∠DCF=90°.
在△ABC和△DFC中,
∴△ABC≌△DFC(SAS).
∴S△ABC=S△DFC,
∴S1=S2.
(2)S1=S2.
理由如下:
解:
如图3,过点A作AP⊥BC于点P,过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q.
∴∠APC=∠DQC=90°.
∵四边形ACDE,BCFG均为正方形,
∴AC=CD,BC=CF,
∵∠ACP+∠ACQ=90°,∠DCQ+∠ACQ=90°.
∴∠ACP=∠DCQ.
在△APC和△DQC中
(3)由(2)得,S是△ABC面积的三倍,
要使S最大,只需三角形ABC的面积最大,
∴当△ABC是直角三角形,即∠ACB=90°时,S有最大值.
此时,S=3S△ABC=3×1/2×3×4=18.
点评:本题考查了正方形的性质的运用,全等三角形的判定及性质的运用,直角三角形的性质的运用,三角形的面积公式的运用,解答时证明三角形全等是关键.
∴AC=DC,BC=FC,∠ACD=∠BCF=90°,
∵∠ACB=90°,∴∠DCF=90°,
∴∠ACB=∠DCF=90°.
在△ABC和△DFC中,
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∴△ABC≌△DFC(SAS).
∴S△ABC=S△DFC,
∴S1=S2.
(2)S1=S2.
理由如下:
解:如图3,过点A作AP⊥BC于点P,过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q.
∴∠APC=∠DQC=90°.
∵四边形ACDE,BCFG均为正方形,
∴AC=CD,BC=CF,
∵∠ACP+∠ACQ=90°,∠DCQ+∠ACQ=90°.
∴∠ACP=∠DCQ.
在△APC和△DQC中
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∴△APC≌△DQC(AAS),
∴AP=DQ.
∴BC×AP=DQ×FC,
∴
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∵S1=
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∴S1=S2;
(3)由(2)得,S是△ABC面积的三倍,
要使S最大,只需三角形ABC的面积最大,
∴当△ABC是直角三角形,即∠ACB=90°时,S有最大值.
此时,S=3S△ABC=3×
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