如图,正方形ABCD边长为4,M、N分别是BC、CD上的两个动点,当M点在BC上运动时,保持AM和MN垂直.

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  • 解题思路:(1)要证三角形ABM和MCN相似,就需找出两组对应相等的角,已知了这两个三角形中一组对应角为直角,而∠BAM和∠NMC都是∠AMB的余角,因此这两个角也相等,据此可得出两三角形相似.

    (2)首先根据题意画出图形,易求得∠AHM=∠MCP=135°,∠2+∠3=∠1+∠2=45°,即可得∠1=∠3,然后利用ASA即可证得△AHM≌△MCP,证得AM=PM.

    (3)根据(1)的相似三角形,可得出AB,BM,MC,NC的比例关系式,已知了AB=4,BM=x,可用BC和BM的长表示出CM,然后根据比例关系式求出CN的表达式.这样直角梯形的上下底和高都已得出,可根据梯形的面积公式得出关于y,x的函数关系式.然后可根据函数的性质得出y的最大值即四边形ABCN的面积的最大值,以及此时对应的x的值,也就可得出BM的长.

    (4)已知了这两个三角形中相等的对应角是∠ABM和∠AMN,如果要想使Rt△ABM∽Rt△AMN,那么两组直角边就应该对应成比例,即AM:MN=AB:BM,根据(1)的相似三角形可得出AM:MN=AB:MC,因此BM=MC,M是BC的中点.即BM=2.

    (1)证明:∵四边形ABCD为正方形,

    ∴∠B=∠C=90°,

    ∴∠AMB+∠BAM=90°,

    又∵AM⊥MN,

    ∴∠AMN=90°,

    ∴∠AMB+∠NMC=90°,

    ∴∠BAM=∠NMC,

    ∴Rt△ABM∽Rt△MCN;

    (2)AM=PM.

    证明:∵四边形ABCD为正方形,

    ∴AB=BC,∠B=∠BCD=90°,

    ∵AH=MC,

    ∴BH=BM,

    ∴∠BMH=∠BHM=45°,

    ∴∠AHM=135°,

    ∵AM⊥MN,

    ∴∠2+∠3+∠BMH=90°,

    ∴∠2+∠3=45°,

    ∵∠1+∠2=∠BHM=45°,

    ∴∠1=∠3,

    ∵CP是正方形外角平分线,

    ∴∠PCN=45°,

    ∴∠PCM=90°+45°=135°,

    ∴∠AHM=∠MCP,

    在△AHM和△MCP中,

    ∠1=∠3

    AH=MC

    ∠AHM=∠MCP,

    ∴△AHM≌△MCP(ASA),

    ∴AM=PM;

    (3)∵正方形ABCD边长为4,BM=1,

    ∴CM=4-1=3,

    ∵Rt△ABM∽Rt△MCN,

    ∴[AB/MC=

    BM

    CN],

    即[4/3=

    1

    CN],

    ∴CN=[3/4],

    ∴S梯形ABCN=[1/2](AB+CN)•BC=[1/2]×(4+[3/4])×4=[19/2];

    ∵正方形ABCD边长为4,BM=x,

    ∴CM=4-x,

    ∵Rt△ABM∽Rt△MCN,

    ∴[AB/MC=

    BM

    CN],

    即[4/4−x=

    x

    CN],

    ∴CN=

    −x2+4x

    4,

    ∴y=S梯形ABCN=[1/2](AB+CN)•BC=[1/2]×(4+

    −x2+4x

    4)×4=-[1/2]x2+2x+8=-[1/2](x-2)2+10,

    ∴当x=2时,四边形ABCN的面积最大,最大面积为10;

    (4)∵∠B=∠AMN=90°,

    ∴要使Rt△ABM∽Rt△AM

    点评:

    本题考点: 相似形综合题;二次函数的最值;正方形的性质;相似三角形的判定与性质.

    考点点评: 本题主要考查了相似三角形的判定和性质、正方形的性质、全等三角形的判定与性质以及二次函数的最值问题.此题综合性较强,难度较大,注意掌握数形结合思想、函数思想与方程思想的应用是解此题的关键.