正方形ABCD的边长为4,M、N分别是BC、CD上的两个动点,且始终保持AM⊥MN.当BM为多少时,四边形ABCN的面积最大?

问题描述:

正方形ABCD的边长为4,M、N分别是BC、CD上的两个动点,且始终保持AM⊥MN.当BM为多少时,四边形ABCN的面积最大?

设BM=x,则MC=4-x,
∵∠AMN=90°,
∴∠AMB=90°-∠NMC=∠MNC,
∴△ABM∽△MCN,则

AB
MC
=
BM
CN
,即
4
4−x
=
x
CN

解得:CN=
x(4−x)
4

∴S四边形ABCN=
1
2
×4×[4+
x(4−x)
4
]=-
1
2
x2+2x+8=-
1
2
(x-2)2+10,
∵0≤x≤4,
∴当x=2时,S四边形ABCN最大.
即当BM的长为2时,四边形ABCN的面积最大.
答案解析:设BM=x,则MC=-4x,当AM⊥MN时,利用互余关系可证△ABM∽△MCN,利用相似比求CN,根据梯形的面积公式表示四边形ABCN的面积,用二次函数的性质求面积的最大值.
考试点:相似三角形的判定与性质;二次函数的最值;正方形的性质.
知识点:本题考查了相似三角形的判定与性质、正方形的性质及二次函数的最值,证明△ABM∽△MCN,得出CN的表达式是解答本题的关键,注意配方法求二次函数最值的应用.