如图1,图2,图3,在△ABC中,分别以AB,AC为边,向△ABC外作正三角形

作者&投稿:朱堵 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
如图,在三角形abc中,角BAC=30度,BC=2,分别以AB,AC为边向外作正方形ABFG和正方~

a^2+b^2=40
a^2+b^2-√3ab=4
ab=12√3
面积=ab/4=3√3

原题:定义:如图(1),若分别以△ABC的三边AC,BC,AB为边向三角形外侧作正方形ACDE,BCFG和ABMN,则称这三个正方形为△ABC的外展三叶正方形,其中任意两个正方形为△ABC的外展双叶正方形.
(1)作△ABC的外展双叶正方形ACDE和BCFG,记△ABC,△DCF的面积分别为S1和S2.
①如图(2),当∠ACB=90°时,求证:S1=S2.
②如图(3),当∠ACB≠90°时,S1与S2是否仍然相等,请说明理由.
(2)已知△ABC中,AC=3,BC=4,作其外展三叶正方形,记△DCF,△AEN,△BGM的面积和为S,请利用图(1)探究:当∠ACB的度数发生变化时,S的值是否发生变化?若不变,求出S的值;若变化,求出S的最大值.

解:
考点:四边形综合题,全等三角形的判定与性质,直角三角形的性质
专题:综合题
分析:(1)由正方形的性质可以得出AC=DC,BC=FC,∠ACB=∠DCF=90°,就可以得出△ABC≌△DFC而得出结论;
(2)如图3,过点A作AP⊥BC于点P,过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q,通过证明△APC≌△DQC就有DQ=AP而得出结论;
(3)如图 1,根据(2)可以得出S=3S△ABC,要使S最大,就要使S△ABC最大,当∠AVB=90°时S△ABC最大,就可以求出结论.
解答:(1)证明:

如图1,∵正方形ACDE和正方形BCFG,
∴AC=DC,BC=FC,∠ACD=∠BCF=90°,
∵∠ACB=90°,∴∠DCF=90°,
∴∠ACB=∠DCF=90°.
在△ABC和△DFC中,

∴△ABC≌△DFC(SAS).
∴S△ABC=S△DFC,
∴S1=S2.
(2)S1=S2.
理由如下:
解:

如图3,过点A作AP⊥BC于点P,过点D作DQ⊥FC交FC的延长线于点Q.
∴∠APC=∠DQC=90°.
∵四边形ACDE,BCFG均为正方形,
∴AC=CD,BC=CF,
∵∠ACP+∠ACQ=90°,∠DCQ+∠ACQ=90°.
∴∠ACP=∠DCQ.
在△APC和△DQC中


(3)由(2)得,S是△ABC面积的三倍,
要使S最大,只需三角形ABC的面积最大,
∴当△ABC是直角三角形,即∠ACB=90°时,S有最大值.
此时,S=3S△ABC=3×1/2×3×4=18.
点评:本题考查了正方形的性质的运用,全等三角形的判定及性质的运用,直角三角形的性质的运用,三角形的面积公式的运用,解答时证明三角形全等是关键.

(1)
①由题意可知AB=AD,AE=AC,
∠CAE=∠BAD=60°→∠BAE=∠BAC+∠CAE=∠BAC+∠BAD=∠CAD
所以△ABE≌△ADC(两边夹一角)
②在图1中,△ABE≌△ADC→∠ABE=∠ADC,∠AEB=∠ACD
正三角形内角=60°→∠BAC+∠ABE+∠AEB=180°-60°=120°→∠BAC+∠ABE+∠ACD=120°
∠OBC+∠OCB=180°-(∠BAC+∠ABE+∠AEB)=60°→∠BOC=180°-(∠OBC+∠OCB)=120°
同理可证:
在图2中正四边形内角=90°→∠DOE=90°→∠BOC=90°
在图3中正五边形内角=108°→∠DOE=72°→∠BOC=72°
(2)△ABE≌△ADC→∠ABE=∠ADC
在四边形ABED中
∠BAD+∠ABE+∠BED+∠ADE=360°→∠BAD+∠ADC+∠BED+∠ADE=360°
→∠BAD+∠BED+∠CDE=360°→∠BAD+(∠BOC+∠ODE)+(∠BOC+∠OED)=360°
→∠BAD+2∠BOC+(∠ODE+∠OED)=360°→∠BAD+2∠BOC+(180°-∠BOC)=360°
→∠BAD+∠BOC=180°→∠BOC=180°-∠BAD
正n边形内角=180°-360°/n=∠BAD→∠BOC=180°-(180°-360°/n)=360°/n

(1)
①由题意可知AB=AD,AE=AC,
∠CAE=∠BAD=60°→∠BAE=∠BAC+∠CAE=∠BAC+∠BAD=∠CAD
所以△ABE≌△ADC(两边夹一角)
②在图1中,△ABE≌△ADC→∠ABE=∠ADC,∠AEB=∠ACD
正三角形内角=60°→∠BAC+∠ABE+∠AEB=180°-60°=120°→∠BAC+∠ABE+∠ACD=120°
∠OBC+∠OCB=180°-(∠BAC+∠ABE+∠AEB)=60°→∠BOC=180°-(∠OBC+∠OCB)=120°
同理可证:
在图2中正四边形内角=90°→∠DOE=90°→∠BOC=90°
在图3中正五边形内角=108°→∠DOE=72°→∠BOC=72°
(2)△ABE≌△ADC→∠ABE=∠ADC
在四边形ABED中
∠BAD+∠ABE+∠BED+∠ADE=360°→∠BAD+∠ADC+∠BED+∠ADE=360°
→∠BAD+∠BED+∠CDE=360°→∠BAD+(∠BOC+∠ODE)+(∠BOC+∠OED)=360°
→∠BAD+2∠BOC+(∠ODE+∠OED)=360°→∠BAD+2∠BOC+(180°-∠BOC)=360°
→∠BAD+∠BOC=180°→∠BOC=180°-∠BAD
正n边形内角=180°-360°/n=∠BAD→∠BOC=180°-(180°-360°/n)=360°/n


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