Question

在△ABC中，AD⊥BC于D，AD=4，BD：DC=1：2，將Rt△ABD繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，得△AEF，E、F分別是B、D的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，F(xiàn)E（或延長線）交BC（或延長線）于H，過點(diǎn)C作CG∥AD交AF（或延長線）于G，設(shè)BD=x（x＞0）．

（1）如圖①，當(dāng)點(diǎn)E恰好落在邊AC上時(shí)，求BD的長；
（2）如圖②，若點(diǎn)F在AG上，試討論以F為圓心，F(xiàn)E長為半徑的⊙F與CG所在直線的位置關(guān)系；
（3）求當(dāng)時(shí)，以A、D、C、E四點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形面積S關(guān)于x的表達(dá)式．

Answer 1

（1）證明：如圖①，
∵△AEF是由△ABD繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°所得，
∴△AEF≌△ABD，
∴∠ADB=∠AFE=90°，
∴AD∥CG∥EF，
由已知，E在AC上，
∴△AEF∽△ACG，
∴，
由AF=4，AG=2x，EF=x，CG=4，
∴解得，
∴BD=2；

（2）解：如圖②，
∵F在AG上，
∴2x≥4即x≥2，F(xiàn)G=2x-4，由已知CG⊥AF，
∴當(dāng)FG=EF時(shí)，即2x-4=x，x=4，
∴當(dāng)x=4時(shí)，⊙F與CG所在直線相切，
當(dāng)2≤x＜4時(shí)，⊙F與CG所在直線相交，
當(dāng)x＞4時(shí)，⊙F與CG所在直線相離；

（3）

①如圖③，
當(dāng)0＜x≤2時(shí)，AG=DC=2x＜AF=4，
∴G在AF上
∴S_{四邊形ADCE}=S_矩形ADHF-S_△AEF-S_△CHE，
=16-×4x-（4-x）（4-2x），
=16-2x-8+6x-x²，
=-x²+4x+8；
②當(dāng)2＜x＜時(shí)，AG=DC=2x＞AF，
∴G在AF延長線上，
S_{四邊形ADCE}=S_梯形ADHE+S_△HCE，
=（4+4-x）×4+（2x-4）（4-x），
=16-2x-x²+6x-8，
=-x²+4x+8；
綜上，S_{四邊形ADCE}=-x²+4x+8（0＜x＜2）．
分析：（1）根據(jù)旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，可得△AEF≌△ABD，易證△AEF∽△ACG，根據(jù)比例的性質(zhì)，表示各量，可解答；
（2）由F在AG上，可得2x≥4，F(xiàn)G=2x-4，當(dāng)FG=EF，F(xiàn)G＞EF，F(xiàn)G＜EF分類討論其位置關(guān)系；
（3）根據(jù)當(dāng)0＜x≤2和2＜x＜時(shí)，EF與CG的位置關(guān)系，結(jié)合四邊形ADCE的形狀，分類求其解析式，解答出即可；
點(diǎn)評(píng)：本題考查了旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)、相似三角形的判定和性質(zhì)、直線與圓的位置關(guān)系及二次函數(shù)關(guān)系式的求法；考查的知識(shí)點(diǎn)較多，考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握程度及熟練應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．