Question

如圖1，小明將一張直角梯形紙片沿虛線剪開，得到矩形和三角形兩張紙片，測得AB=5，AD=4．在進行如下操作時遇到了下面的幾個問題，請你幫助解決．

（1）將△EFG的頂點G移到矩形的頂點B處，再將三角形繞點B順時針旋轉使E點落在CD邊上，此時，EF恰好經過點A（如圖2），請你求出△ABF的面積；
（2）在（1）的條件下，小明先將三角形的邊EG和矩形邊AB重合，然后將△EFG沿直線BC向右平移，至F點與B重合時停止．在平移過程中，設G點平移的距離為x，兩紙片重疊部分面積為y，求在平移的整個過程中，y與x的函數關系式，并求當重疊部分面積為10時，平移距離x的值（如圖3）；
（3）在（2）的操作中，小明發現在平移過程中，雖然有時平移的距離不等，但兩紙片重疊的面積卻是相等的；而有時候平移的距離不等，兩紙片重疊部分的面積也不可能相等．請探索這兩種情況下重疊部分面積y的范圍（直接寫出結果）．

Answer 1

【答案】分析：（1）由題意易得CE=3，DE=2，AD=4，然后經過證明△EFG∽△AED，求得FB的值，代入S_△ABF=S_△BEF-S_△ABE=BF•BE-AB•AD即可；
（2）分兩種情況：一是x平移距離小于4時，二是x平移距離大于4時，分別求得解析式，把y=10分別代入兩式，求得x的值，注意驗證是否符合題意；
（3）當4≤y＜16時，平移的距離不等，兩紙片重疊的面積可能相等；0≤y＜4時，平移的距離不等，兩紙片重疊部分的面積也不可能相等．
解答：解：（1）∵AB=EG=DC=5，AD=BC=4，
∴CE===3，DE=CD-CE=5-3=2，
∵AB=EG，
∴∠BAE=∠BEA，
又∵∠BAE+∠EAD=90°，∠AED+∠EAD=90°，
∴∠BAE=∠AED
在△EFG和△AED中，∠BAE=∠AED，∠FBE=∠ADE=90°，
∴△EFG∽△AED，
那么，，
∴FB（或FG）==10，
∴S_△ABF=S_△BEF-S_△ABE=BF•BE-AB•AD=×10×5-×4×5=15；

（2）分兩種情況：一是x平移距離小于4時，EF與AB相交于P，過P作PQ⊥EG于Q點，
∵△EFG的直角邊FG=10，EG=5，
∴tanα===，
∵∠FGE=90°，
∴PQ∥FC，四邊形PQGB是矩形，
∴∠EPQ=∠F，
根據這個正切值，可求出相應的線段的數值，
得出，FB=FG-BG=10-x，BP=，PQ=x，EQ=，
∴重疊部分y=PB•BG+BG•EQ=+x×=-x²+5x，
二是x平移距離大于4時，EF與AB相交于P，與CD相交于R，
∴y=PB•BC+PQ•RQ=+×4×2=24-2x，
當重疊部分面積為10時，即y=10分別代入兩等式，
-x²+5x=10，
解得：x=10+2（不合題意舍去）或10-2，
y=24-2x=10得出，x=7，
∴當0≤x≤4時，y=-x²+5x，
當4＜x≤10時，y=-2x+24，
∴當y=10時，x=7或x=10-2；

（3）解：當4≤y＜16時，平移的距離不等，兩紙片重疊的面積可能相等，
當0≤y＜4時，平移的距離不等，兩紙片重疊部分的面積也不可能相等．
點評：本題以動態（平移和旋轉）的形式考查了分類討論的思想、函數的知識和直角三角形，具有很強的綜合性．