如图,在平行四边形 $ABCD$ 中,$AB =6$,$BC =4$,$\angle B =60^\circ $,点 $E$ 是边 $AB$ 上的一点,点 $F$ 是边 $CD$ 上一点,将平行四边形 $ABCD$ 沿 $EF$ 折叠,得到四边形 $EFGH$,点 $A$ 的对应点为点 $H$,点 $D$ 的对应点为点 $G$.
【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. 当 点 $H$ 与点 $C$ 重合时.
    $(1)$ 填空:点 $E$ 到 $CD$ 的距离是
    $(2)$ 求证:$\triangle BCE \cong \triangle GCF$;
    $(3)$ 求 $\triangle CEF$ 的面积;
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      几何变换
      >
      轴对称
    答案
    $(1)$ $2\sqrt3$;
    $(2)$ 略;
    $(3)$ $S_{\triangle CEF}=\dfrac{7\sqrt3}{2}$
    解析
    $(2)$ 因为四边形 $ABCD$ 是平行四边形,
    所以 $ AD=BC$,$\angle D=\angle B$,
    由折叠可知 $AD=CG$,$\angle D=\angle G$,$\angle A=\angle ECG$,
    所以 $ BC=GC$,$\angle B=\angle G$,$\angle BCD=\angle ECG$,
    所以 $ \angle BCE=\angle GCF$,
    所以 $ \triangle BCE\cong \triangle GCF$.
    $(3)$ 过点 $E$ 作 $EP\perp BC$ 于 $P$,因为 $\angle B=60^\circ$,$\angle EPB=90^\circ$,
    所以 $\angle BEP=30^\circ$,
    所以 $ BE=2BP$.
    可设 $BP=m$,则 $BE=2m$,
    所以 $ EP=BE\cdot \sin {60^\circ}=2m\times\dfrac{\sqrt3}{2}=\sqrt3m$.
    由折叠可知 $AE=CE$,
    因为 $AB=6$,
    所以 $ AE=CE=6-2m$.
    因为 $ BC=4$,
    所以 $ PC=4-m$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle ECP$ 中,由勾股定理得 $\left(4-m\right)^2+\left(\sqrt3m\right)^2=\left(6-2m\right)^2$,
    所以 $ m=\dfrac54$,
    所以 $ EC=6-2m=6-2\times\dfrac54=\dfrac72$.
    因为 $ \triangle BCE\cong\triangle GCF$,
    所以 $ CF=EC=\dfrac72$,
    所以 $ S_{\triangle CEF}=\dfrac12\times\dfrac72\times2\sqrt3=\dfrac{7\sqrt3}{2}$.
  2. 当点 $H$ 落在射线 $BC$ 上,且 $CH =1$ 时,直线 $EH$ 与直线 $CD$ 交于点 $M$,请直接写出 $\triangle MEF$ 的面积.
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      几何变换
      >
      轴对称
    答案
    $\dfrac{124\sqrt3}{35}$ 或 $4\sqrt3$
    解析
    ① 当点 $H$ 在 $BC$ 的延长线上时,过点 $E$ 作 $EQ\perp BC$ 于点 $Q$.因为 $\angle B=60^\circ $,$ \angle EQB=90^\circ$,
    所以 $ \angle BEQ=30^\circ$.
    所以 $ BE=2BQ$.
    设 $BQ=n$,则 $BE=2n$,
    所以 $ QE=BE\cdot \sin 60^\circ =2n\times \dfrac {\sqrt 3}{2}=\sqrt 3n$.
    由折叠可知,$AE=HE$,
    因为 $ AB=6$,
    所以 $ AE=HE=6-2n$.
    因为 $ BC=4$,$CH=1$,
    所以 $ BH=5$,
    所以 $ QH=5-n$.
    在 $ \mathrm {Rt}\triangle EHQ $ 中,$\left(5-n\right)^2+\left(\sqrt 3n\right)^2=\left(6-2n\right)^2$,
    解得 $n=\dfrac {11}{14}$.
    所以 $ AE=HE=6-2n=\dfrac {31}{7}$.
    因为 $ AB\parallel CD$,
    所以 $ \triangle CMH\backsim \triangle BEH$,
    所以 $ \dfrac {MH}{HE}=\dfrac {CH}{BH}$,
    即 $\dfrac {MH}{\dfrac {31}{7}}=\dfrac {1}{5}$,
    所以 $MH=\dfrac {31}{35}$,
    所以 $ EM=\dfrac {31}{7}-\dfrac {31}{35}=\dfrac {124}{35}$.
    所以 $ S_{\triangle EMF}=\dfrac 12\times \dfrac {124}{35}\times 2\sqrt 3=\dfrac {124\sqrt 3}{35}$.
    ② 当点 $H$ 在 $BC$ 上时,过点 $E$ 作 $EQ\perp BC$ 于点 $Q$.由折叠可知,$AE=HE$,
    因为 $AB=6$,
    所以 $AE=HE=6-2n$.
    因为 $ BC=4$,$ CH=1$,
    所以 $ BH=3$,$ QH=3-n$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle EHQ$ 中,$\left(3-n\right)^2+\left(\sqrt 3n\right)^2=\left(6-2n\right)^2$,
    解得 $n=\dfrac 32$.
    所以 $ BE=2n=3$,$AE=HE=3$,
    所以 $ BE=EH$.
    因为 $ \angle B=60^\circ$,
    所以 $\triangle BHE$ 是等边三角形,
    所以 $ \angle BEH=60^\circ$.
    因为 $ \angle AEF=\angle HEF$,
    所以 $\angle FEH=\angle AEF=60^\circ$,
    所以 $ EF\parallel BC$,
    所以 $ DF=CF=3$.
    因为 $AB\parallel CD$,
    所以 $ \triangle CMH\backsim \triangle BEH$,
    所以 $ \dfrac {CM}{BE}=\dfrac {CH}{BH}$,
    即 $ \dfrac {CM}{3}=\dfrac {1}{3}$.
    所以 $ CM=1$,
    所以 $ EM=4$,
    所以 $S_{\triangle EMF}=\dfrac 12\times 4\times 2\sqrt 3=4\sqrt 3$.
    综上可得,$\triangle EMF$ 的面积为 $\dfrac {124\sqrt 3}{35}$ 或 $4\sqrt 3$.
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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