如图,在Rt△ABC中,AB=AC,P是边AB(含端点)上的动点.过P作BC的垂线PR,R为垂足,∠PRB的平分线与AB

如图,在Rt△ABC中,AB=AC,P是边AB(含端点)上的动点.过P作BC的垂线PR,R为垂足,∠PRB的平分线与AB相交于点S,在线段RS上存在一点T,若以线段PT为一边作正方形PTEF,其顶点E,F恰好分别在边BC,AC上.
(1)△ABC与△SBR是否相似,说明理由;
(2)请你探索线段TS与PA的长度之间的关系;
(3)设边AB=1,当P在边AB(含端点)上运动时,请你探索正方形PTEF的面积y的最小值和最大值.
zhilang123 1年前 已收到1个回答 举报

matianyu 幼苗

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解题思路:(1)三角形SBR和ABC中,有一个公共角B,都有一组直角,如果再有一组角相等即可证明两三角形相似,SR平分∠BRP,那么∠BRS=45°=∠C,因此两三角形的相似条件凑齐,两三角形相似;
(2)应该是相等关系,△STP和△APE中,PT=PF,又有一组直角,那么只要再有一组角相等即可得出全等,∠TPS+∠APF=180-90=90°,那么不难证得∠STP=∠APF,因此两三角形全等,那么TS=PA;
(3)要求正方形FPTE的面积,那么就要求出它的边长.RS是等腰直角△PRS的高,那么BS=PS,PS=[1−PA/2],由(2)证得的全等三角形中我们可得出PS=AF,如果设PA=x,我们就能用x表示出AF的值,直角三角形APF中,我们就能用x表示出PF2,也就得出了y与x的函数关系式,然后确定x的取值范围,x最小时x=PA=0此时P与A重合,S与T重合,E与R重合.x最大时,T与R重合,此时TS=BS=SP=PA,因此PA=[1/3],那么x的范围就是0≤x≤[1/3],然后根据函数的性质和自变量的范围求出y的最大和最小值.

(1)△ABC∽△SBR
理由:∵RS是直角∠PRB的平分线,
∴∠PRS=∠BRS=45°.
在△ABC与△SBR中,∠C=∠BRS=45°,
∠B是公共角,
∴△ABC∽△SBR.
(2)线段TS的长度与PA相等.
∵四边形PTEF是正方形,
∴PF=PT,∠SPT+∠FPA=180°-∠TPF=90°,
在Rt△PFA中,∠PFA+∠FPA=90°,
∴∠PFA=∠TPS,
∴Rt△PAF≌Rt△TSP,∴PA=TS.
当点P运动到使得T与R重合时,这时△PFA与△TSP都是等腰直角三角形且底边相等,即有PA=TS.
由以上可知,线段ST的长度与PA相等.
(3)由题意,RS是等腰Rt△PRB的底边PB上的高,
∴PS=BS,∴BS+PS+PA=1,∴PS=[1−PA/2].
设PA的长为x,易知AF=PS,
则y=PF2=PA2+PS2,得y=x2+([1−x/2])2
即y=[5/4x2−
1
2x+
1
4],
根据二次函数的性质,当x=[1/5]时,y有最小值为[1/5].
如图2,当点P运动使得T与R重合时,PA=TS为最大.
易证等腰Rt△PAF≌等腰Rt△PSR≌等腰Rt△BSR,
∴PA=[1/3].
如图3,当P与A重合时,得x=0.
∴x的取值范围是0≤x≤[1/3].
∴①当x的值由0增大到[1/5]时,y的值由[1/4]减小到[1/5]
∴②当x的值由[1/5]增大到[1/3]时,y的值由[1/5]增大到[2/9].
∵[1/5]≤[2/9]≤[1/4],
∴在点P的运动过程中,正方形PTEF面积y的最小值是[1/5],y的最大值是[1/4].

点评:
本题考点: 二次函数综合题;正方形的性质;相似三角形的判定.

考点点评: 平移、翻折和旋转是初中几何重要的三种变换方式,变换之后的几何图形与原图形对应的边、角均相等.巧妙地运用变换的基本性质或构造变换图形,均可以使题目的解答简易而顺畅.注意本题中求出二次函数后要讨论出x的取值范围然后再根据自变量的范围求y的值.

1年前

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