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13.在△ABC中,BC=8,高AH为4,△DEF在△ABC内,三个顶点D、E、F分别在BC、AB和AC上,且点D与点A在直线EF的异侧,我们称△DEF为△ABC的内接三角形.
(1)如图1,当△DEF∽△ABC,且EF=3时,求△DEF的面积;
(2)如图2,在△ABC的内接△DEF中,DE=DF,∠EDF=90°,且EF∥BC,EF与AH交于G点,求△DEF的面积;
(3)如图3,在△ABC的内接三角形DEF中,DE=DF,且EF∥BC,EF与AH交于G点,求等腰△DEF面积的最大值.

分析 (1)根据相似三角形的面积比等于相似比的平方求出△DEF的面积;
(2)作DP⊥EF于P,设EF=x,由EF∥BC,得到成比例线段,代入求出x的值,根据三角形的面积公式求出△DEF的面积;
(3)设EF=a,根据相似三角形的性质用a表示出△DEF的高PD,列出二次函数的解析式,根据二次函数的性质求出最大值.

解答 解:(1)∵BC=8,高AH为4,
∴△ABC的面积为$\frac{1}{2}$×8×4=16,
∵△DEF∽△ABC,
∴$\frac{△DEF的面积}{△ABC的面积}$=($\frac{EF}{BC}$)2,
∴△DEF的面积为:$\frac{9}{4}$;
(2)如图2,作DP⊥EF于P,
∵DE=DF,∠EDF=90°,
∴PD=$\frac{1}{2}$EF,
由题意可知,四边形PDHG为矩形,∴PD=GH,
设EF=x,则PD=GH=$\frac{1}{2}$x,
∵EF∥BC,
∴$\frac{EF}{BC}$=$\frac{AG}{AH}$,即$\frac{x}{8}$=$\frac{4-\frac{1}{2}x}{4}$,
解得,x=4,
∴△DEF的面积=$\frac{1}{2}$×EF×PD=4;
(3)如图2,设EF=a,
∵EF∥BC,
∴$\frac{EF}{BC}$=$\frac{AG}{AH}$,即$\frac{a}{8}$=$\frac{4-GH}{4}$,
解得,GH=4-$\frac{1}{2}$a,
∵PD=GH,
∴△DEF面积=$\frac{1}{2}$×a×(4-$\frac{1}{2}$a)=-$\frac{1}{2}$(a-4)2+4,
∵-$\frac{1}{2}$<0,
∴等腰△DEF面积的最大值为4.

点评 本题考查的是相似三角形的判定和性质、二次函数的性质以及矩形的性质,正确作出辅助线、灵活运用相关的性质定理是解题的关键,注意相似三角形的面积比等于相似比的平方.

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∴∠1=∠2(对顶角相等) 
∵AB∥CD(已知)
∴∠2=∠EGB(两直线平行,同位角相等)
∵GN是∠EGB的平分线,(已知)
∴∠4=$\frac{1}{2}$∠BGE (角平分线定义)
∵∠1=∠2,∠2=∠EGB(已证)
∴∠1=∠EGB(等量代换)
∵$∠4=\frac{1}{2}$∠EGB(已证)  
∴∠4=$\frac{1}{2}$∠1(等量代换)

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【问题探究】
(1)在旋转过程中,
①如图2,当AD=BD时,线段DP、DQ的数量关系是(  )
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②如图3,当AD=2BD时,线段DP、DQ有何数量关系?并说明理由.
③根据你对①、②的探究结果,试写出当AD=nBD时,DP、DQ满足的数量关系为DP=nDQ(直接写出结论,不必证明)
(2)当AD=BD时,若AB=20,连接PQ,设△DPQ的面积为S,在旋转过程中,S是否存在最小值或最大值?若存在,求出最小值或最大值;若不存在,请说明理由.

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