Question

【題目】（本題滿分12分）在數(shù)學(xué)興趣小組活動(dòng)中，小明進(jìn)行數(shù)學(xué)探究活動(dòng)．將邊長(zhǎng)為2的正方形ABCD與邊長(zhǎng)為的正方形AEFG按圖1位置放置，AD與AE在同一條直線上，AB與AG在同一條直線上．

（1）小明發(fā)現(xiàn)，請(qǐng)你幫他說明理由．

（2）如圖2，小明將正方形ABCD繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)點(diǎn)B恰好落在線段DG上時(shí)，請(qǐng)你幫他求出此時(shí)BE的長(zhǎng)．

（3）如圖3，若小明將正方形ABCD繞點(diǎn)A繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，線段DG與線段BE將相交，交點(diǎn)為H，寫出△與△面積之和的最大值，并簡(jiǎn)要說明理由．

Answer 1

【答案】（1）見解析；（2）（3）6

【解析】

試題（1）由四邊形ABCD與四邊形AEFG為正方形，利用正方形的性質(zhì)得到兩對(duì)邊相等，且夾角相等，利用SAS得到三角形ADG與三角形ABE全等，利用全等三角形對(duì)應(yīng)角相等得∠AGD=∠AEB，如圖1所示，延長(zhǎng)EB交DG于點(diǎn)H，利用等角的余角相等得到∠DHE=90°，利用垂直的定義即可得DG⊥BE；

（2）由四邊形ABCD與四邊形AEFG為正方形，利用正方形的性質(zhì)得到兩對(duì)邊相等，且夾角相等，利用SAS得到三角形ADG與三角形ABE全等，利用全等三角形對(duì)應(yīng)邊相等得到DG=BE，如圖2，過點(diǎn)A作AM⊥DG交DG于點(diǎn)M，∠AMD=∠AMG=90°，在直角三角形AMD中，求出AM的長(zhǎng)，即為DM的長(zhǎng)，根據(jù)勾股定理求出GM的長(zhǎng)，進(jìn)而確定出DG的長(zhǎng)，即為BE的長(zhǎng)；

（3）△GHE和△BHD面積之和的最大值為6，理由為：對(duì)于△EGH，點(diǎn)H在以EG為直徑的圓上，即當(dāng)點(diǎn)H與點(diǎn)A重合時(shí)，△EGH的高最大；對(duì)于△BDH，點(diǎn)H在以BD為直徑的圓上，即當(dāng)點(diǎn)H與點(diǎn)A重合時(shí)，△BDH的高最大，即可確定出面積的最大值．

試題解析：（1）∵四邊形ABCD和四邊形AEFG都為正方形，

∴AD=AB，∠DAG=∠BAE=90°，AG=AE，

在△ADG和△ABE中，

，

∴△ADG≌△ABE（SAS），

∴∠AGD=∠AEB，

如圖1所示，延長(zhǎng)EB交DG于點(diǎn)H，

在△ADG中，∠AGD+∠ADG=90°，

∴∠AEB+∠ADG=90°，

在△EDH中，∠AEB+∠ADG+∠DHE=180°，

∴∠DHE=90°，

則DG⊥BE；

（2）∵四邊形ABCD和四邊形AEFG都為正方形，

∴AD=AB，∠DAB=∠GAE=90°，AG=AE，

∴∠DAB+∠BAG=∠GAE+∠BAG，即∠DAG=∠BAE，

在△ADG和△ABE中，

∴△ADG≌△ABE（SAS），

∴DG=BE，

如圖2，過點(diǎn)A作AM⊥DG交DG于點(diǎn)M，∠AMD=∠AMG=90°，

∵BD為正方形ABCD的對(duì)角線，

∴∠MDA=45°，

在Rt△AMD中，∠MDA=45°，

∴cos45°=，

∵AD=2，

∴DM=AM=，

在Rt△AMG中，根據(jù)勾股定理得：GM=，

∵DG=DM+GM=，

∴BE=DG=；

（3）△GHE和△BHD面積之和的最大值為6，理由為：

對(duì)于△EGH，點(diǎn)H在以EG為直徑的圓上，

∴當(dāng)點(diǎn)H與點(diǎn)A重合時(shí)，△EGH的高最大；

對(duì)于△BDH，點(diǎn)H在以BD為直徑的圓上，

∴當(dāng)點(diǎn)H與點(diǎn)A重合時(shí)，△BDH的高最大，

則△GHE和△BHD面積之和的最大值為2+4=6．