解题思路:(1)利用三角形中位线定理和相似三角形的判定即可解决问题.
(2)①根据勾股定理将MN2表示为t的二次函数,然后利用二次函数的最值性就可求出MN2的最小值,进而求出MN的最小值
;②由于Rt△PQW中的直角不确定,可分∠PQW=90°,∠QWP=90°,∠WPQ=90°三种情况进行讨论,由于△FMN∽△QWP,因此可将∠PQW=90°转化为∠NFM=90°,∠QWP=90°转化为∠FMN=90°,∠WPQ=90°转化为∠MNF=90°进行讨论,然后利用相似三角形的判定与性质即可解决问题.
(1)证明:如图1,
∵点P、点Q、点W分别是FM、MN、NF的中点,
∴PQ=[1/2]FN,QW=[1/2]FM,PW=[1/2]MN.
∴[FN/PQ]=[FM/QW]=[MN/PW]=2.
∴△FMN∽△QWP.
(2)①∵四边形ABCD是矩形,
∴∠DAB=∠B=∠C=∠D=∠90°,AD=BC=4cm,DC=AB=6cm.
由题可得:DM=BN=1×t=t(cm).
则有AM=
.
4−t.,AN=6-t.
∴MN2=AM2+AN2
=(4-t)2+(6-t)2
=2t2-20t+52
=2(t-5)2+2.
∵2>0,
∴当t=5时,MN2最小,最小值为2.
∴当t=5时,MN取到最小值,最小值为
2.
②∵△FMN∽△QWP,
∴∠PQW=∠NFM,∠QWP=∠FMN,∠WPQ=∠MNF.
Ⅰ.当∠PQW=90°时,∠NFM=90°.
过点N作NE⊥DC,垂足为E,如图2,
∵∠MDF=∠MFN=∠FEN=90°,
∴∠DFM=90°-∠EFN=∠ENF.
∴△MDF∽△FEN.
∴[DM/EF]=[DF/EN].
∵DM=t,DF=2,EF=CF-CE=6-2-t=4-t,EN=BC=4,
∴[t/4−t]=[2/4].
解得:t=[4/3].
经检验t=[4/3]是方程的解,且符合题意.
Ⅱ.当∠PWQ=90°时,∠NMF=90°.
同理可得:△MDF∽△NAM.
则有[DF/AM]=[DM/AN].
∵DF=2,DM=t,AM=4-t,AN=6-t,
∴[2/4−t]=[t/6−t].
整理得:t2-6t+12=0.
∵(-6)2-4×1×12=-12<0,
∴方程无实数根.
Ⅲ.当∠WPQ=90°时,∠MNF=90°.
(a)当0<t<4时,如图2,有∠MNF<∠ANE=90°;
(b)当t=4时,AN=DF=2
点评:
本题考点: 相似形综合题;二次函数的最值;勾股定理;矩形的判定与性质;相似三角形的判定与性质.
考点点评: 本题考查了相似三角形的判定与性质、矩形的判定与性质、二次函数的最值、勾股定理、解分式方程、根的判别式等知识,还考查了分类讨论的思想,综合性较强,有一定的难度.