已知:在四边形ABCD中,AB=4cm,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/秒

已知:在四边形ABCD中,AB=4cm,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/秒的速度匀速运动,在运动过程中,设四边形EFGH的面积为S cm2,运动时间为t秒(0≤t≤4).
(1)当四边形ABCD为正方形时,如图1所示,
①求证:四边形EFGH是正方形;
②在某一时刻,把图1的四个直角三角形剪下来,拼成如图所示的正方形A1B1C1D1,且它的面积为10cm2.求中间正方形E1F1G1H1的面积.
(2)当四边形ABCD为菱形,且∠A=30°时,如图3所示.在运动过程中,四边形EFGH的面积是否存在最小值?若存在,求出最小值;若不存在,请说明理由.

wlfcamal51 1年前 已收到1个回答 举报

爱情使者2 幼苗

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(1)①∵点E,F,G,H在四条边上的运动速度相同,
∴AE=BF=CG=DH,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠A=∠B=90°,AB=DA,
∴EB=HA,
在△AEH和△BFE中,


AE=BF
∠A=∠B=90°
HA=EB,
∴△AEH≌△BFE(SAS),
∴EH=FE(全等三角形的对应边相等),
同理可得:EH=FE=GF=HG,
∴四边形EFGH是菱形,
又∵∠BEF+∠BFE=90°,∠AEH=∠BFE,
∴∠BEF+∠AEH=90°,
∴∠FEH=90°,
∴四边形EFGH为正方形(有一个角是直角的菱形是正方形);
②∵正方形ABCD边长为4cm,正方形A1B1C1D1的面积为10cm2
∴S正方形ABCD=16cm2,正方形A1B1C1D1的边长为
10cm,即HE=
10cm,
∴S正方形EFGH=10cm2
∴S四个直角三角形=16-10=6cm2
则正方形E1F1G1H1的面积S=10-6=4cm2
(2)四边形EFGH的面积存在最小值,理由如下:
由条件,易证△AEH≌△CGF,△EBF≌△GDH,
作HM⊥AE于M,作FN⊥EB,交EB的延长线于N,
设运动t秒后,四边形EFGH的面积S取最小值,则AE=t,AH=4-t,
又在Rt△AMH中,∠HAM=30°,
∴HM=[1/2]AH=[1/2](4-t),
同理可得FN=[1/2]BF=[1/2]t,
故S△AEH=[1/2]AE?HM=[1/4]t(4-t),S△EBF=[1/2]EB?FN=[1/4]t(4-t),
又S正方形ABCD=4×2=8,
∴四边形EFGH的面积S=8-4?[1/4]t(4-t)=t2-4t+8=(t-2)2+4,
当t=2秒时,四边形EFGH的面积取最小值等于4cm2

1年前

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