Question

已知：如圖，△ABC中，BC=7，高AD=3，∠B=45°，垂直于BC的動(dòng)直線FM、GN分別從B、C兩點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，向直線AD所在的位置平移，直到與AD重合為止．其中M、N為垂足，F(xiàn)、G是兩直線分別與AB、AC的交點(diǎn)．且在平移過(guò)程中始終保持FG∥BC，設(shè)FM=x．
（1）試用含x的代數(shù)式表示FG；
（2）若點(diǎn)E與點(diǎn)B關(guān)于FM成軸對(duì)稱，點(diǎn)H與點(diǎn)C關(guān)于GN成軸對(duì)稱，在平移過(guò)程中
①x為何值時(shí)，點(diǎn)E和點(diǎn)H重合？
②設(shè)點(diǎn)E、F、G、H圍成的四邊形的面積為S，若H運(yùn)動(dòng)到B停止，試寫出S關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式，并寫出自變量的取值范圍．

Answer 1

解：（1）∵FG∥BC，
∴∠AFG=∠ABC，∠AGF=∠ACB，
∴△AFG∽△ABC，又AD⊥BC，則AD⊥FG，
∴=，又FM=PD=x，AD=3，BC=7，
∴=，
∴FG=-x+7；

（2）∵∠B=45°，AD⊥BC，
∴△ABD為等腰直角三角形，
∴AD=BD=3，CD=BC-BD=4，根據(jù)勾股定理得：AC==5，
又根據(jù)題意得：△BFM為等腰直角三角形，且FM=x，
∴BE=2BM=2FM=2x，
∵∠GNC=∠ADC=90°，且∠C=∠C，
∴△CGN∽△CAD，
∴，又CD=4，AD=3，GN=FM=x，
∴CN=x，
∴CH=2CN=x，
①當(dāng)E與H重合時(shí)，則有BE+HC=2x+x=7，解得x=；
②當(dāng)E在BD上時(shí)，如圖1，
∵EH=7-2x-x=7-x，
∴S_{四邊形EFGH}=（FG+EH）•FM=（-x+7+7-x）•x=-x²+7x（0＜x＜）；
當(dāng)E在CD上時(shí)，如圖2，
∵CE=7-2x，BH=7-x，
∴HE=7-（7-2x）-（7-x）=x-7，
∴S_{四邊形EFGH}=（FG+HE）•FM=（x-7+7-x）•x=x²（＜x≤）．
分析：（1）由FC與BG平行，根據(jù)兩直線平行得出兩對(duì)同位角相等，根據(jù)兩對(duì)對(duì)應(yīng)角相等的兩三角形相似可得三角形AFG與三角形ABC相似，根據(jù)相似三角形的對(duì)應(yīng)高之比等于相似比，得到一個(gè)比例式，把相應(yīng)的值代入即可用x表示出FG；
（2）由∠B=45°，AD與BC垂直，得到三角形ABD為等腰直角三角形，可得AD=BD=3，從而用BC-BD求出CD，再利用勾股定理求出AC，又三角形BFM為等腰三角形，由FM=x，表示出弧BE，根據(jù)一對(duì)直角相等，且一對(duì)公共角，得到三角形CGN與三角形CAD相似，根據(jù)相似得比例，把相應(yīng)的值代入，用x表示出CN，進(jìn)而表示出CH，
①當(dāng)E與H重合時(shí)，由圖形得到BE+CH=7，把表示出的BE及CH代入列出關(guān)于x的方程，求出x的值即可；
②分兩種情況考慮：E在BD上和E在CD上，分別表示出EH，根據(jù)題意可知四邊形EFGH為梯形，再由FG，F(xiàn)M及表示出的EH，利用梯形的面積公式即可表示出四邊形的面積S，并求出相應(yīng)的x的范圍即可．
點(diǎn)評(píng)：此題考查了相似三角形判定與性質(zhì)，等腰直角三角形的性質(zhì)，對(duì)稱的性質(zhì)，以及梯形的面積公式，這是一道相似條件與特征同時(shí)考查的綜合性題，即在給定條件下探索出相似，再運(yùn)用相似的特征解決問(wèn)題，這類題由于所列函數(shù)關(guān)系式是面積函數(shù)，因此與梯形的底有密切的關(guān)系，所以要從已知條件下探索上底下底與x的關(guān)系成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵．相似時(shí)近幾年中考的熱點(diǎn)題型，因此解決這類問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意挖掘題中的隱含條件，注意數(shù)形結(jié)合、數(shù)學(xué)建模、分類討論等數(shù)學(xué)思想的運(yùn)用．