已知在正△ABC中,AB=4,点M是射线AB上的任意一点(点M与点A、B不重合),点N在边BC的延长线上,且AM=CN.连接MN,交直线AC于点D.设AM=x,CD=y. (1)如图,当点M在边AB上时,求y关于x的函数

问题描述:

已知在正△ABC中,AB=4,点M是射线AB上的任意一点(点M与点A、B不重合),点N在边BC的延长线上,且AM=CN.连接MN,交直线AC于点D.设AM=x,CD=y.

(1)如图,当点M在边AB上时,求y关于x的函数解析式,并写出自变量x的取值范围.
(2)当点M在边AB上,且四边形BCDM的面积等于△DCN面积的4倍时,求x的值.
(3)过点M作ME⊥AC,垂足为点E.当点M在射线AB上移动时,线段DE的长是否会改变?请证明你的结论.

(1)过点M作MF∥BC交AC于F,
∴∠FMD=∠CND,∠MFD=∠NCD,∠AMF=∠B.
∵△ABC为正三角形,
∴∠A=∠B=60°,AB=AC=4.
∴∠AMF=∠B=60.
∴△AMF是等边三角形,
∴AM=AF=MF.
∵AM=CN,
∴MF=CN.
在△MFD和△NCD中,

∠MFD=∠NCD
MF=NC
∠FMD=∠CN

∴△MFD≌△NCD(ASA),
∴FD=CD=y.
∴AF=4-2y,
∵AM=MF=x=4-2y,
∴y=
4−x
2
(0<x<4);
(2)∵△MFD≌△NCD,
∴S△MFD=S△NCD
∵S四边形BCDM=4S△MFD
∴S四边形BCDM=4S△MFD
∴S梯形MBCF=5S△MFD
∵△MFD≌△NCD,
∴MF和CN边上的高相等为h,
∴梯形MBCF的高为2h.
(x+4)×2h
2
=5×
xh
2

∴x=
8
3

答:x=
8
3

(3)线段DE的长不会改变.
(i)当点M在边AB上时,点D在边AC上,
∵∠AEM=90°,∠A=60°,AM=x,∴AE=
1
2
x,
∴DE=4-
1
2
x-y=4-
1
2
x-(-
1
2
x+2)=2,
(ii)当点M在边AB的延长线上时,点D在边AC的延长线上,
过点M作MP∥AC,交直线BC于点P,
∴MP=BM=BP=x-4,
∴CP=CN=x,
∴CD=
1
2
x-2,
∴AD=4+
1
2
x-2=
1
2
x+2,
又∵AE=
1
2
x,∴DE=AD-AE=
1
2
x+2-
1
2
x=2,
综上所述,DE=2,即线段DE的长不会发生变化.