Question

【題目】已知在△ABC中，AB=AC，AD⊥BC，垂足為點(diǎn)D，以AD為對(duì)角線作正方形AEDF，DE交AB于點(diǎn)M，DF交AC于點(diǎn)N，連結(jié)EF，EF分別交AB、AD、AC于點(diǎn)G、點(diǎn)O、點(diǎn)H.

（1）求證：EG=HF；

（2）當(dāng)∠BAC=60°時(shí)，求的值；

（3）設(shè),△AEH和四邊形EDNH的面積分別為S1和S2，求的最大值.

Answer 1

【答案】(1)見(jiàn)解析;(2);(3).

【解析】

（1）根據(jù)等腰三角形的判定與性質(zhì)，正方形的性質(zhì)易證△AGH為等腰三角形，通過(guò)“三線合一”可得OG=OH，即可得證；

（2）由等邊三角形的性質(zhì)可設(shè)OH=a，則OA=OE=OF=a，則EH=（）a，HF=（）a，

根據(jù)相似三角形判定易證△AEH∽△NFH，△AOH∽△ADC，△HNF∽△CND，然后通過(guò)相似三角形的對(duì)應(yīng)邊成比整理即可得解；

（3）設(shè)EH=2m，則FH=2km，OA=EF=（k+1）m，分別得到S1、S△HNF和S△EDF關(guān)于k，m的表達(dá)式，再根據(jù)S2=S△EDF - S△HNF得到S2的表達(dá)式，進(jìn)而得到關(guān)于k的表達(dá)式，通過(guò)配方法即可得解.

(1)在正方形AEDF中，OE=OF，EF⊥AD，

∵AD⊥BC，

∴EF∥BC，

∴∠AGH=∠B，∠AHG=∠C，

而AB=AC，

∴∠B=∠C，

∴∠AGH=∠AHG，

∴AG=AH，

∴OG=OH，

∴OE-OG=OF-OH，

∴EG=FH；

(2)當(dāng)∠BAC=60°時(shí)，△ABC為正三角形，

∵AD⊥EF，

∴∠OAH=30°，

∴，

設(shè)OH=a，則OA=OE=OF=a，

∴EH=（）a，HF=（）a，

∵AE∥FN，

∴△AEH∽△NFH，

∴，

∵EF∥BC，

∴△AOH∽△ADC，

∴，

∴CD=2a，

易證△HNF∽△CND，

∴，

∴；

(3)設(shè)EH=2m，則FH=2km，OA=EF=（k+1）m，

∴S1=（k+1）m2，

由（2）得，△AEH∽△NFH，

∴S△HNF=k2S1=k2（k+1）m2，

而S△EDF=OA2=（k+1）2m2，

∴S2=S△EDF - S△HNF =（k+1）2m2 -k2（k+1）m2=（-k2+k+1）（k+1）m2，

∴=-k2+k+1，

∴當(dāng)k=時(shí)，最大=.