如图,平行四边形ABCD中,AB=5,BC=10,BC边上的高AM=4,E为BC边上的一个动点(不与B、C重合).过E作直线AB的垂线,垂足为F.FE与DC的延长线相交于点G,连接DE,DF.(1)求证:△BEF∽△CEG;(2)当点E在线段BC上运动时,△BEF和△CEG的周长之间有什么关系?并说明你的理由;(3)设BE=x,△DEF的面积为y,请你求出y和x之间的函数关系式,并求出当x为何值时,y有最大值,最大值是多少?

问题描述:

如图,平行四边形ABCD中,AB=5,BC=10,BC边上的高AM=4,E为BC边上的一个动点(不与B、C重合).过E作直线AB的垂线,垂足为F.FE与DC的延长线相交于点G,连接DE,DF.
(1)求证:△BEF∽△CEG;
(2)当点E在线段BC上运动时,△BEF和△CEG的周长之间有什么关系?并说明你的理由;
(3)设BE=x,△DEF的面积为y,请你求出y和x之间的函数关系式,并求出当x为何值时,y有最大值,最大值是多少?

(1)证明:因为四边形ABCD是平行四边形,所以AB∥DG,
所以∠B=∠GCE,∠G=∠BFE,
所以△BEF∽△CEG.
(2)△BEF与△CEG的周长之和为定值.
理由一:过点C作FG的平行线交直线AB于H,
因为GF⊥AB,所以四边形FHCG为矩形.
所以FH=CG,FG=CH,
因此,△BEF与△CEG的周长之和等于BC+CH+BH,
∵∠B=∠B,∠AMB=∠BHC=90°
∴△ABM∽△CBH,

AB
BC
AM
CH

由BC=10,AB=5,AM=4,
可得CH=8,
∴BH=6,
所以BC+CH+BH=24;
理由二:由AB=5,AM=4,可知:
在Rt△BEF与Rt△GCE中,有:EF=
4
5
BE,BF=
3
5
BE,GE=
4
5
EC,GC=
3
5
CE,
所以,△BEF的周长是
12
5
BE,△ECG的周长是
12
5
CE,
又BE+CE=10,因此△BEF与△CEG的周长之和是24.
(3)设BE=x,则EF=
4
5
x,GC=
3
5
(10-x),
所以y=
1
2
EF•DG=
1
2
4
5
x[
3
5
(10-x)+5]=-
6
25
x2+
22
5
x,
配方得:y=-
6
25
(x-
55
6
2+
121
6

所以,当x=
55
6
时,y有最大值.
最大值为
121
6

答案解析:(1)有AB∥DG,即可直接得到两个三角形相似.
(2)两个三角形的周长之和是定值.利用勾股定理可求出BM=3,又因为Rt△BEF∽Rt△BAM,令BE=x,那么根据相似比,可用含x的代数式分别表示EF,BF,同样在△CEG中,令CE=y,可用含y的代数式表示CG,EG,又x+y=10,那么能求出两三角形的周长和是
12
5
(x+y)=24.
(3)利用相似比、勾股定理可得EF=
4
5
x,CG=
3
5
(10-x),那么利用三角形的面积公式,可得到y与x的关系式,再根据二次函数求最大值来求即可.
考试点:二次函数综合题;三角形的面积;勾股定理;平行四边形的性质;相似三角形的判定与性质.
知识点:本题利用了被两条平行线所截的两个三角形相似,相似三角形的判定和性质,勾股定理,三角形的面积公式,二次函数求最大值的问题.