Question

如圖，在△ABC中，∠C=90°，BC=8，AC=6，另有一直角梯形DEFH（HF∥DE，∠HDE=90°）的底邊DE落在CB上，腰DH落在CA上，且DE=4，∠DEF=∠CBA，AH：AC=2：3
（1）延長(zhǎng)HF交AB于G，求△AHG的面積．
（2）操作：固定△ABC，將直角梯形DEFH以每秒1個(gè)單位的速度沿CB方向向右移動(dòng)，直到點(diǎn)D與點(diǎn)B重合時(shí)停止，設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t秒，運(yùn)動(dòng)后的直角梯形為DEFH′（如圖）．
探究1：在運(yùn)動(dòng)中，四邊形CDH′H能否為正方形？若能，請(qǐng)求出此時(shí)t的值；若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由．
探究2：在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，△ABC與直角梯形DEFH′重疊部分的面積為y，求y與t的函數(shù)關(guān)系．

Answer 1

分析：（1）由于三角形AHG和ACB相似，可通過(guò)相似比求出HG的值，然后根據(jù)三角形的面積計(jì)算公式即可求出三角形AHG的面積．
（2）①首先四邊形CDH′H是個(gè)矩形，如果使四邊形CDH′H成為正方形，那么需滿足的條件是CD=DH′，可先根據(jù)AH：AC的值，求出HC的長(zhǎng)即H′D的長(zhǎng)，然后除以梯形的速度即可求出t的值．
②要分三種情況進(jìn)行討論：
一：當(dāng)E在三角形ABC內(nèi)部時(shí)，即當(dāng)0≤t≤4時(shí)，重合部分是整個(gè)直角梯形，因此可通過(guò)計(jì)算直角梯形的面積得出重合部分的面積．
二：當(dāng)E在三角形ABC外部，且H′在G點(diǎn)左側(cè)或G點(diǎn)上時(shí)，即當(dāng)4＜t≤5

1

3

時(shí)，重合部分是直角梯形，其面積可用：四邊形CBGH的面積一矩形CDH′H的面積來(lái)求得．
三：當(dāng)H′在G點(diǎn)右側(cè)一直到D與B重合的過(guò)程中，即當(dāng)5

1

3

＜t≤8時(shí)，重合部分是個(gè)直角三角形．可通過(guò)計(jì)算這個(gè)直角三角形的面積來(lái)得出關(guān)于S，t的函數(shù)關(guān)系式．

解答：解：（1）∵AH：AC=2：3，AC=6
∴AH=

2

3

AC=

2

3

×6=4
又∵HF∥DE，
∴HG∥CB，
∴△AHG∽△ACB
∴

AH

AC

=

HG

BC

，即

4

6

=

HG

8

，
∴HG=

16

3

∴S_△AHG=

1

2

AH•HG=

1

2

×4×

16

3

=

32

3

．

（2）①能為正方形
∵HH′∥CD，HC∥H′D，
∴四邊形CDH′H為平行四邊形
又∠C=90°，
∴四邊形CDH′H為矩形
又CH=AC-AH=6-4=2
∴當(dāng)CD=CH=2時(shí)，四邊形CDH′H為正方形
此時(shí)可得t=2秒時(shí)，四邊形CDH′H為正方形．
②（Ⅰ）∵∠DEF=∠ABC，
∴EF∥AB
∴當(dāng)t=4秒時(shí)，直角梯形的腰EF與BA重合．
當(dāng)0≤t≤4時(shí)，重疊部分的面積為直角梯形DEFH′的面積．
過(guò)F作FM⊥DE于M，

FM

ME

=tan∠DEF=tan∠ABC=

AC

BC

=

6

8

=

3

4

∴ME=

4

3

FM=

4

3

×2=

8

3

，HF=DM=DE-ME=4-

8

3

=

4

3

∴直角梯形DEFH′的面積為

1

2

（4+

4

3

）×2=

16

3

∴y=

16

3

．
（Ⅱ）∵當(dāng)4＜t≤5

1

3

時(shí)，重疊部分的面積為四邊形CBGH的面積一矩形CDH′H的面積．
而S_邊形CBGH=S_△ABC-S_△AHG=

1

2

×8×6-

32

3

=

40

3

S_{矩形CDH′H}?=2t
∴y=

40

3

-2t．
（Ⅲ）當(dāng)5

1

3

＜t≤8時(shí)，如圖，設(shè)H′D交AB于P，
BD=8-t
又

PD

DB

=tan∠ABC=

3

4

∴PD=

3

4

DB=

3

4

（8-t）
∴重疊部分的面積y=S??
△PDB=

1

2

PD•DB
=

1

2

•

3

4

（8-t）（8-t）
=

3

8

（8-t）²=

3

8

t²-6t+24．
∴重疊部分面積y與t的函數(shù)關(guān)系式：
y=

16 3 (0≤ t≤4) 40 3 -2t(4＜t≤5 1 3 ) 3 8 t2-6t+24(5 1 3 ＜t≤8)

．

點(diǎn)評(píng)：本題著重考查了圖形平移變換、三角形相似以及二次函數(shù)的綜合應(yīng)用等重要知識(shí)點(diǎn)，
要注意的是（2）中不確定直角梯形的位置時(shí)，要根據(jù)不同的情況進(jìn)行分類討論，不要漏解．