【点评】本题考查了切线的性质:圆的切线垂直于经过切点的半径.若出现圆的切线,必连过切点的半径,构造定理图,得出垂直关系.也考查了圆周角定理.
22.(12分)有一块形状如图的五边形余料ABCDE,AB=AE=6,BC=5,∠A=∠B=90°,∠C=135°,∠E>90°,要在这块余料中截取一块矩形材料,其中一条边在AE上,并使所截矩形材料的面积尽可能大.
(1)若所截矩形材料的一条边是BC或AE,求矩形材料的面积.
(2)能否截出比(1)中更大面积的矩形材料?如果能,求出这些矩形材料面积的最大值;如果不能,说明理由.
【分析】(1)①若所截矩形材料的一条边是BC,过点C作CF⊥AE于F,得出S1=AB?BC=6×5=30;
②若所截矩形材料的一条边是AE,过点E作EF∥AB交CD于F,FG⊥AB于G,过点C作CH⊥FG于H,则四边形AEFG为矩形,四边形BCHG为矩形,证出△CHF为等腰三角形,得出AE=FG=6,HG=BC=5,BG=CH=FH,求出BG=CH=FH=FG﹣HG=1,AG=AB﹣BG=5,得出S2=AE?AG=6×5=30;
(2)在CD上取点F,过点F作FM⊥AB于M,FN⊥AE于N,过点C作CG⊥FM于G,则四边形ANFM为矩形,四边形BCGM为矩形,证出△CGF为等腰三角形,得出MG=BC=5,BM=CG,FG=DG,设AM=x,则BM=6﹣x,FM=GM+FG=GM+CG=BC+BM=11﹣x,得出S=AM×FM=x(11﹣x)=﹣x2+11x,由二次函数的性质即可得出结果. 【解答】解:(1)①若所截矩形材料的一条边是BC,如图1所示: 过点C作CF⊥AE于F,S1=AB?BC=6×5=30;
②若所截矩形材料的一条边是AE,如图2所示:
过点E作EF∥AB交CD于F,FG⊥AB于G,过点C作CH⊥FG于H, 则四边形AEFG为矩形,四边形BCHG为矩形, ∵∠C=135°, ∴∠FCH=45°,
∴△CHF为等腰直角三角形,
∴AE=FG=6,HG=BC=5,BG=CH=FH, ∴BG=CH=FH=FG﹣HG=6﹣5=1, ∴AG=AB﹣BG=6﹣1=5, ∴S2=AE?AG=6×5=30; (2)能;理由如下:
在CD上取点F,过点F作FM⊥AB于M,FN⊥AE于N,过点C作CG⊥FM于G, 则四边形ANFM为矩形,四边形BCGM为矩形, ∵∠C=135°, ∴∠FCG=45°,
∴△CGF为等腰直角三角形, ∴MG=BC=5,BM=CG,FG=DG, 设AM=x,则BM=6﹣x,
∴FM=GM+FG=GM+CG=BC+BM=11﹣x,
∴S=AM×FM=x(11﹣x)=﹣x2+11x=﹣(x﹣5.5)2+30.25, ∴当x=5.5时,S的最大值为30.25.
【点评】本题考查了矩形的性质、等腰直角三角形的判定与性质、矩形面积公式以及二次函数的应用等知识;熟练掌握矩形的性质,证明三角形是等腰直角三角形是解题的关键.
23.(12分)如图1是实验室中的一种摆动装置,BC在地面上,支架ABC是底边为BC的等腰直角三角形,摆动臂AD可绕点A旋转,摆动臂DM可绕点D旋转,AD=30,DM=10.
(1)在旋转过程中,
①当A,D,M三点在同一直线上时,求AM的长.
②当A,D,M三点为同一直角三角形的顶点时,求AM的长.
(2)若摆动臂AD顺时针旋转90°,点D的位置由△ABC外的点D1转到其内的点D2处,连结D1D2,如图2,此时∠AD2C=135°,CD2=60,求BD2的长.
【分析】(1)①分两种情形分别求解即可.
②显然∠MAD不能为直角.当∠AMD为直角时,根据AM2=AD2﹣DM2,计算即可,当∠ADM=90°时,根据AM2=AD2+DM2,计算即可.
(2)连接CD.首先利用勾股定理求出CD1,再利用全等三角形的性质证明BD2=CD1即可.
【解答】解:(1)①AM=AD+DM=40,或AM=AD﹣DM=20. ②显然∠MAD不能为直角.
当∠AMD为直角时,AM2=AD2﹣DM2=302﹣102=800,
∴AM=20或(﹣20舍弃).
当∠ADM=90°时,AM2=AD2+DM2=302+102=1000, ∴AM=10
或(﹣10
舍弃).
或10
.
综上所述,满足条件的AM的值为20
(2)如图2中,连接CD.
由题意:∠D1AD2=90°,AD1=AD2=30, ∴∠AD2D1=45°,D1D2=30∵∠AD2C=135°, ∴∠CD2D1=90°, ∴CD1=
=30
, ,
∵∠BAC=∠A1AD2=90°,
∴∠BAC﹣∠CAD2=∠D2AD1﹣∠CAD2, ∴∠BAD1=∠CAD2, ∵AB=AC,AD2=AD1, ∴△BAD2≌△CAD1(SAS), ∴BD2=CD1=30
.
【点评】本题属于四边形综合题,考查了等腰直角三角形的性质,勾股定理,全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问题,属于中考常考题型.
24.(14分)如图,矩形ABCD中,AB=a,BC=b,点M,N分别在边AB,CD上,点E,F分别在边BC,AD上,MN,EF交于点P,记k=MN:EF. (1)若a:b的值为1,当MN⊥EF时,求k的值. (2)若a:b的值为,求k的最大值和最小值.
(3)若k的值为3,当点N是矩形的顶点,∠MPE=60°,MP=EF=3PE时,求a:b的值.
【分析】(1)作EH⊥BC于H,MQ⊥CD于Q,设EF交MN于点O.证明△FHE≌△MQN(ASA),即可解决问题. (2)由题意:2a≤MN≤值最大最大值=
a,a≤EF≤
a,当MN的长取最大时,EF取最短,此时k的
. =2,
,当MN的最短时,EF的值取最大,此时k的值最小,最小值为
=
=3,推出
=
(3)连接FN,ME.由k=3,MP=EF=3PE,推出由△PNF∽△PME,推出
=
=2,ME∥NF,设PE=2m,则PF=4m,MP=6m,
NP=12m,接下来分两种情形①如图2中,当点N与点D重合时,点M恰好与B重合.②如图3中,当点N与C重合,分别求解即可. 【解答】解:(1)如图1中,
作EH⊥BC于H,MQ⊥CD于Q,设EF交MN于点O. ∵四边形ABCD是正方形, ∴FH=AB,MQ=BC, ∵AB=CB, ∴EH=MQ, ∵EF⊥MN, ∴∠EON=90°, ∵∠ECN=90°,
∴∠MNQ+∠CEO=180°,∠FEH+∠CEO=180°