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4.如图,在△ABC中,AD是BC边上的高,BC=12,AD=8,矩形EFGH的边EF与BC重合,点G、H分别在AC、AB上运动.
(1)当矩形EFGH面积最大时,求EF:GF的值;
(2)把图形以BC所在直线为对称轴作对称图形,点A,H,K,G的对应点分别为A′,H′,K′,G′.
①若矩形H H′G′G为正方形时,求三角形AHG的面积;
②当AB=AC时,设GF为x(3≤x≤5),三角形AHG的面积记为S1,三角形GG′C的面积记为S2,若令y=$\frac{{s}_{1}}{{s}_{2}}$+2,求y的最大值.

分析 (1)设FG的长为x,则AK的长为(8-x),然后可列出比例式:$\frac{AK}{AD}=\frac{GH}{CB}$,
(2)①由轴对称图形的性质可知:FG=FG′,因为四边形H H′G′G为正方形,所以GH=GG′=2GF.设FG=x,则HG=2x.由(1)可知:$\frac{AK}{AD}=\frac{GH}{CB}$,从而可求得:GF=$\frac{24}{7}$,GH=$\frac{48}{7}$,AK=$\frac{32}{7}$,然后利用三角形的面积公式求解即可;
②设FG的长为x,则AK的长为(8-x),先求得△AHG的面积和△GCG′的面积,从而可得到y=$(\frac{8}{x}-1)^{2}+2$,然后根据x的取值范围是3≤x≤5求得y的最大值即可.

解答 解:(1)设FG的长为x,则AK的长为(8-x),
∵四边形EFGH为矩形,
∴HG∥BC.
∴$\frac{AK}{AD}=\frac{GH}{CB}$,即:$\frac{8-x}{8}=\frac{GH}{12}$.
∴GH=$\frac{3}{2}(8-x)$.
矩形EFGH面积=GH•GF=$\frac{3}{2}(8-x)x$=-$\frac{3}{2}{x}^{2}+12x$=-$\frac{3}{2}(x-4)^{2}+24$,
∴当x=4时,矩形的面积有最大值.
∴GF=4,EF=GH=6.
∴EF:GF=3:2.
(2)①如图1所示:

由轴对称图形的性质可知:FG=FG′,
∵四边形H H′G′G为正方形,
∴GH=GG′=2GF.
设FG=x,则HG=2x.$\frac{8-x}{8}=\frac{2x}{12}$由(1)可知:$\frac{AK}{AD}=\frac{GH}{CB}$即:$\frac{8-x}{8}=\frac{2x}{12}$
解得:x=$\frac{24}{7}$,
∴GF=$\frac{24}{7}$,GH=$\frac{48}{7}$,AK=$\frac{32}{7}$.
△AHG的面积=$\frac{1}{2}GH•AK=\frac{1}{2}×\frac{48}{7}×\frac{32}{7}$=$\frac{768}{49}$.
②如图2:

设FG的长为x,则AK的长为(8-x),
由(1)可知:GH=$\frac{3}{2}(8-x)$.
∴△AHG的面积=$\frac{1}{2}GH•AK$=$\frac{3}{2}(8-x)^{2}$,
FC=$\frac{1}{2}$(BC-FE)=$\frac{1}{2}(BC-GH)$=$\frac{1}{2}[12-\frac{3}{2}(8-x)]$=$\frac{3}{4}x$
∴△GCG′的面积=$\frac{1}{2}GG′•FC$=$\frac{1}{2}×2x×\frac{3}{2}x$=$\frac{3}{4}{x}^{2}$.
∵y=$\frac{{S}_{1}}{{S}_{2}}+2$,
∴y=$\frac{\frac{3}{2}(8-x)^{2}}{\frac{3}{4}{x}^{2}}+2$=$\frac{2×(8-x)^{2}}{{x}^{2}}$=2$(\frac{8}{x}-1)^{2}+2$.
∵3≤x≤5,
∴当x=3时,y有最大值,
∴y的最大值=2×$(\frac{8}{3}-1)^{2}+2$=$\frac{68}{9}$.

点评 本题考查的是相似三角形的性质、矩形、正方形、等腰三角形的性质和二次函数的综合应用,利用相似三角形的性质求得求得相关线段的长度(用含x的式子表示)是解题的关键.

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