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问题: 初二数学问题!

(2006年常德市)把两块全等的直角三角形ABC和DEF叠放在一起,使三角板DEF的锐角顶点D与三角板ABC的斜边中点O重合,其中∠ABC=∠DEF=90°,∠C=∠F=45°,AB=DE=4,把三角板ABC固定不动,让三角板DEF绕点O旋转,设射线DE与射线AB相交于点P,射线DF与线段BC相交于点Q.



  (1)如图1,当射线DF经过点B,即点Q与点B重合时,易证△APD∽△CDQ.此时,AP·CQ=      ;

  (2)将三角板DEF由图9所示的位置绕点O沿逆时针方向旋转,设旋转角为α,其中0°<α<90°,问AP·CQ的值是否改变?说明你的理由;

  (3)在(2)的条件下,设CQ=x,两块三角板重叠面积为y,求y与x的函数关系式.(图2,图3供解题用)

解答:

(2006年常德市)把两块全等的直角三角形ABC和DEF叠放在一起,使三角板DEF的锐角顶点D与三角板ABC的斜边中点O重合,其中∠ABC=∠DEF=90°,∠C=∠F=45°,AB=DE=4,把三角板ABC固定不动,让三角板DEF绕点O旋转,设射线DE与射线AB相交于点P,射线DF与线段BC相交于点Q.
(1)如图1,当射线DF经过点B,即点Q与点B重合时,易证△APD∽△CDQ.此时,AP·CQ=8;
因为Rt△ABC中,∠ABC=90°,∠C=45°
所以,Rt△ABC为等腰直角三角形
又,O为斜边AC中点,DF经过点B
所以, BO⊥AC
所以,∠OBC=90°-∠C=90°-45°=45°
而已知,∠EOB=∠F=45°
所以,OE//BC
则,OE⊥AB
所以,△APD(O)、△CBQ(B)均为等腰直角三角形
所以,△APD∽△CBQ
所以:AP/CD=AD/CQ
则,AP*CQ=CD*AD………………………………………………(1)
由勾股定理得到:AC^2=AB^2+BC^2=16+16=32
所以,AC=√32=4√2
而,点D(O)为AC中点
所以,AD=CD=AC/2=2√2
代入(1),得到:
AP*CQ=AD*CD=2√2*2√2=8

(2)将三角板DEF由图9所示的位置绕点O沿逆时针方向旋转,设旋转角为α,其中0°<α<90°,问AP·CQ的值是否改变?说明你的理由;
AP*CQ的值不变,仍然等于8
如图
连接BD(0)
设∠BDP=∠1,∠DBP=∠2,∠CQD=∠3
由(1)知,△ABC为等腰直角三角形,且D(0)为斜边AC中点
所以,BD⊥AC,且BD为∠ABC的平分线
所以,∠ADB=CDB=90°,∠2=45°
因为现有图形是在(1)的基础上逆时针旋转α
所以,α如图所示
那么,∠ADP=α+45°……………………………………………(2)
所以,∠1=90°-∠ADP=90°-(α+45°)=45°-α
而已知△DEF也是等腰直角三角形,即∠PDQ=45°
所以,∠BDQ=45°-∠1=45°-(45°-α)=α
所以,∠3=∠DBQ+∠BDQ=α+45°………………………………(3)
由(2)(3)得到:
∠ADP=∠3
而,∠A=∠C=45°
所以,△ADP∽△CQD
则,AP/CD=AD/CQ
所以,AP*CQ=AD*CD=8

(3)在(2)的条件下,设CQ=x,两块三角板重叠面积为y,求y与x的函数关系式.(图2,图3供解题用)
如图
过点D(0)分别作AB、CB的垂线,垂足分别为M、N
由(1)知,△ABD为等腰直角三角形
DM⊥AB
所以,DM=AB/2=4/2=2
同理,DN=2
那么,△CDQ的面积=(1/2)*CQ*DM=(1/2)*x*2=x……………(4)
又,由(2)的结论AP*CQ=8
所以,AP=8/CQ=8/x
则,△ADP的面积=(1/2)*AP*DM=(1/2)*(8/x)*2=8/x………(5)
而,△ABC的面积=(1/2)*AB*BC=(1/2)*4*4=8
所以,阴影部分的面积
y=8-x-(8/x)(因为点Q在BC上,所以:0<x≤4)