如图,矩形纸片 $ABCD$ 中,$AB=6$,$BC=8$.折叠纸片使点 $B$ 落在 $AD$ 上,落点为 $B'$.点 $B'$ 从点 $A$ 开始沿 $AD$ 移动,折痕所在直线 $l$ 的位置也随之改变,当直线 $l$ 经过点 $A$ 时,点 $B'$ 停止移动,连接 $BB'$.设直线 $l$ 与 $AB$ 相交于点 $E$,与 $CD$ 所在直线相交于点 $F$,点 $B'$ 的移动距离为 $x$,点 $F$ 与点 $C$ 的距离为 $y$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何变换
    >
    轴对称
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何变换
    >
    轴对称
  1. 求证:$\angle BEF=\angle AB'B$;
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      几何变换
      >
      轴对称
    答案
    解析
    如图,由四边形 $ABCD$ 是矩形和折叠的性质可知,$BE=B'E$,$\angle BEF=\angle B'EF$,所以在等腰 $\triangle BEB'$ 中,$EF$ 是角平分线,
    所以 $EF\perp BB'$,$\angle BOE=90^\circ $,
    所以 $\angle ABB'+\angle BEF=90^\circ $.
    因为 $ \angle ABB'+\angle AB'B=90^\circ $,
    所以 $\angle BEF=\angle AB'B$.
  2. 求 $y$ 与 $x$ 的函数关系式,并直接写出 $x$ 的取值范围.
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      几何变换
      >
      轴对称
    答案
    $y= \begin{cases}\dfrac{1}{12}x^2-\dfrac43x+3\left(0<x\leqslant 8-2\sqrt7\right)\\-\dfrac1{12}x^2+\dfrac43x-3\left(8-2\sqrt7 <x\leqslant 6\right).\end{cases}$
    解析
    ① 当点 $F$ 在 $CD$ 之间时,如图,作 $FM\perp AB$ 交 $AB$ 于点 $E$,因为 $ AB=6$,$BE=EB'$,$AB'=x$,$BM=FC=y$,
    所以在 $\mathrm {Rt}\triangle EAB'$ 中,$EB'^2=AE^2+AB'^2$,
    所以 $\left(6-AE\right)^2=AE^2+x^2$,解得 $AE=\dfrac{36-x^2}{12}$,
    $\tan \angle AB'B= \dfrac{AB}{AB'}=\dfrac6x$,$\tan \angle BEF=\dfrac{MF}{EM} =\dfrac{8}{6-y-\dfrac{36-x^2}{12}}$,
    因为由 $(1)$ 知 $\angle BEF=\angle AB'B$,
    所以 $\dfrac6x=\dfrac{8}{6-y-\dfrac{36-x^2}{12}}$,
    化简,得 $y= \dfrac{1}{12}x^2-\dfrac43x+3$($0<x\leqslant 8-2\sqrt7$)
    ② 当点 $F$ 在点 $C$ 下方时,如图所示.设直线 $EF$ 与 $BC$ 交于点 $K$,
    设 $\angle ABB'=\angle BKE=\angle CKF=\theta$,则 $\tan \theta= \dfrac{AB'}{AB}=\dfrac x6$.
    $BK=\dfrac{BE}{\tan \theta}$,$CK=BC-BK=8-\dfrac{BE}{\tan \theta}$.
    所以 $ CF=CK\cdot \tan \theta=\left(8-\dfrac{BE}{\tan \theta}\right)\cdot \tan \theta=8\tan \theta-BE=\dfrac43x-BE$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle EAB'$ 中,$EB'^2=AE^2+AB'^2$,
    所以 $\left(6-BE\right)^2+x^2=BE^2$,解得 $BE=\dfrac{36+x^2}{12}$.
    所以 $ CF=\dfrac43x-BE=\dfrac43x-\dfrac{36+x^2}{12}=-\dfrac1{12} x^2+\dfrac43x-3$,
    所以 $ y=-\dfrac1{12}x^2+\dfrac43x-3$($8-2\sqrt7 <x\leqslant 6$).
    综上所述,
    $y= \begin{cases}\dfrac{1}{12}x^2-\dfrac43x+3\left(0<x\leqslant 8-2\sqrt7\right)\\-\dfrac1{12}x^2+\dfrac43x-3\left(8-2\sqrt7 <x\leqslant 6\right).\end{cases}$
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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