如图,已知一个三角形纸片ABC,BC边的长为8,BC边上的高为6,角B和角C都为锐角, 5
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设AD为BC上的高,D为垂足,于是有AD=6,且AD⊥BC成立
设AD与MN交于点E
由MN‖BC,在△ABC中,可得比例:MN/BC=AM/AB
而在△ABD中,由MN‖BC,可得另一比例:AM/AB=AE/AD ①
且∠AEM=∠ADB=90°
于是,有AE/MN=AD/BC,且AE为△AMN中,MN上的高,有AE=h
代入AD=6,MN=8,AE=h,MN=x,可得到:
h=3x/4
而由于△A1MN是由△AMN沿MN翻折而来,两者处于同一平面,故,△A1MN≌△AMN
可得出:∠AMN=∠A1MN,AM=MD
连接AA1,设它与MN交于点E1,显然在△AME1和△A1ME1中,AM=A1M,∠AMN=∠A1MN,且ME1为公共边,于是△AME1≌△A1ME1,可得出:AE1=A1E1,∠AE1M=∠ME1D,显然,由于∠AE1M+∠ME1D=180°,可得出∠AE1M=∠ME1D=90°
也就是说,AE1⊥MN于E1,而之前已知AE⊥MN于E,根据“过直线外一点只能引出唯一一条垂直于该直线的垂线”这条定理,可得到E与E1是重合的,也就是说,A,E,A1,D点三点共线!且有AE=A1E=h=3x/4,AA1=AE+A1E=2h=3x/2 ②
显然,A1点必然落在AD所在直线上,而它是在线段AD上,还是在其延长线,抑或是干脆与D点重合,则决定了△A1MN与四边形MNCB重合的面积y的值,因此,对y与x的函数解析式展开分类讨论的标准就是A1点是否落在AD上(或是落在其延长线上)!
1°显然,当A1落在AD线段上的时候(包括与D点重合的情况),△A1MN与四边形MNCB重合的面积就是△A1MN!(因为△A1MN完全包含于MNCB内)
由于△A1MN≌△A1MN,故:
y=S△A1MN=S△AMN=AE*MN/2=x*h/2=x*(3x/4)/2=3x^/8
显然,此种情况下,当A1恰好与D点重合时,此时的E点恰为线段AA1也就是AD的中点,而AD=6,故h=AE=3,x=4h/3=4,此时的MN也就是x恰为△ABC的中位线,M点正好位于线段AB的中点,它是A1落在AD线段上时候所能对应到的最大值;而当M点从AB中点的位置开始向A点靠近时,可以想象,x的值是在逐渐从4减小的,而A1的位置则从D点开始向E点以及A点靠近,直至无限接近于A点的位置,这个过程中,x无限趋近于0,但是无法达到0值(否则,M将与A点重合,不合题意!)
也就是说,当0<x≤4时,M点由无限接近于A点的位置出发,沿AB边向B点移动,直至其达到AB中点,在这个过程中,y都是△A1MN的面积,有y=3x^/8成立 ③
2°当A1超过AB中点继续向B点移动时,此时的x>4,由②式,可得:AA1=3x/2>6,也就是说,它已经超出了AD的长度,A1来到了AD延长线上,此时,y的值变为△A1MN的一部分!
设A1M与BC交于F,A1N与BC交于点G
则,y就应该是梯形MNGF的面积
∵A1D⊥BC,A1E⊥MN(很容易证,不再多说),可很容易得出:
A1D/AE=FG/MN
而A1D=AA1-AD=2h-6=3x/2 -6
MN=x,A1E=AE=h=3x/4
于是可得出:
FG=2x-8
另有:DE=A1E-A1D=6- 3x/4
于是,梯形MNGF的面积也就是y可得:
y=(FG+MN)*DE/2
=-9x^/8 + 12x -24
显然,当M与B重合之前,y一直是这个表达式;当M与B重合时,此时x=BC=8,于是,此阶段x的取值范围是4<x<8
综上所述,y与x的函数解析式为:
y=3x^/8 0<x≤4;
y=-9x^/8 +12x -24 4<x<8
在第一个抛物线解析式中,其对称轴为0,所以y在(0,4]区间上是单调增的,其最大值应在x=4处获得,为:ymax1=3*4^/8=6
而在第二个抛物线解析式中,可求出其对称轴为x=16/3,位于这个分段函数的定义域区间(4,8)之间,故其最大值应在其对称轴处取得(因为抛物线开口向下!),为其定点的纵坐标,可求得为ymax2=8
两个区间上的函数值一比较,显然y=8更大!
所以,函数在x=16/3时,取得最大值8
设AD与MN交于点E
由MN‖BC,在△ABC中,可得比例:MN/BC=AM/AB
而在△ABD中,由MN‖BC,可得另一比例:AM/AB=AE/AD ①
且∠AEM=∠ADB=90°
于是,有AE/MN=AD/BC,且AE为△AMN中,MN上的高,有AE=h
代入AD=6,MN=8,AE=h,MN=x,可得到:
h=3x/4
而由于△A1MN是由△AMN沿MN翻折而来,两者处于同一平面,故,△A1MN≌△AMN
可得出:∠AMN=∠A1MN,AM=MD
连接AA1,设它与MN交于点E1,显然在△AME1和△A1ME1中,AM=A1M,∠AMN=∠A1MN,且ME1为公共边,于是△AME1≌△A1ME1,可得出:AE1=A1E1,∠AE1M=∠ME1D,显然,由于∠AE1M+∠ME1D=180°,可得出∠AE1M=∠ME1D=90°
也就是说,AE1⊥MN于E1,而之前已知AE⊥MN于E,根据“过直线外一点只能引出唯一一条垂直于该直线的垂线”这条定理,可得到E与E1是重合的,也就是说,A,E,A1,D点三点共线!且有AE=A1E=h=3x/4,AA1=AE+A1E=2h=3x/2 ②
显然,A1点必然落在AD所在直线上,而它是在线段AD上,还是在其延长线,抑或是干脆与D点重合,则决定了△A1MN与四边形MNCB重合的面积y的值,因此,对y与x的函数解析式展开分类讨论的标准就是A1点是否落在AD上(或是落在其延长线上)!
1°显然,当A1落在AD线段上的时候(包括与D点重合的情况),△A1MN与四边形MNCB重合的面积就是△A1MN!(因为△A1MN完全包含于MNCB内)
由于△A1MN≌△A1MN,故:
y=S△A1MN=S△AMN=AE*MN/2=x*h/2=x*(3x/4)/2=3x^/8
显然,此种情况下,当A1恰好与D点重合时,此时的E点恰为线段AA1也就是AD的中点,而AD=6,故h=AE=3,x=4h/3=4,此时的MN也就是x恰为△ABC的中位线,M点正好位于线段AB的中点,它是A1落在AD线段上时候所能对应到的最大值;而当M点从AB中点的位置开始向A点靠近时,可以想象,x的值是在逐渐从4减小的,而A1的位置则从D点开始向E点以及A点靠近,直至无限接近于A点的位置,这个过程中,x无限趋近于0,但是无法达到0值(否则,M将与A点重合,不合题意!)
也就是说,当0<x≤4时,M点由无限接近于A点的位置出发,沿AB边向B点移动,直至其达到AB中点,在这个过程中,y都是△A1MN的面积,有y=3x^/8成立 ③
2°当A1超过AB中点继续向B点移动时,此时的x>4,由②式,可得:AA1=3x/2>6,也就是说,它已经超出了AD的长度,A1来到了AD延长线上,此时,y的值变为△A1MN的一部分!
设A1M与BC交于F,A1N与BC交于点G
则,y就应该是梯形MNGF的面积
∵A1D⊥BC,A1E⊥MN(很容易证,不再多说),可很容易得出:
A1D/AE=FG/MN
而A1D=AA1-AD=2h-6=3x/2 -6
MN=x,A1E=AE=h=3x/4
于是可得出:
FG=2x-8
另有:DE=A1E-A1D=6- 3x/4
于是,梯形MNGF的面积也就是y可得:
y=(FG+MN)*DE/2
=-9x^/8 + 12x -24
显然,当M与B重合之前,y一直是这个表达式;当M与B重合时,此时x=BC=8,于是,此阶段x的取值范围是4<x<8
综上所述,y与x的函数解析式为:
y=3x^/8 0<x≤4;
y=-9x^/8 +12x -24 4<x<8
在第一个抛物线解析式中,其对称轴为0,所以y在(0,4]区间上是单调增的,其最大值应在x=4处获得,为:ymax1=3*4^/8=6
而在第二个抛物线解析式中,可求出其对称轴为x=16/3,位于这个分段函数的定义域区间(4,8)之间,故其最大值应在其对称轴处取得(因为抛物线开口向下!),为其定点的纵坐标,可求得为ymax2=8
两个区间上的函数值一比较,显然y=8更大!
所以,函数在x=16/3时,取得最大值8
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