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九年级数学解答题一般
题目
如图,在平面内,菱形ABCDABCD的对角线相交于点OO,点OO又是菱形B1A1OC1B_{1}A_{1}OC_{1}的一个顶点,菱形ABCDABCD菱形B1A1OC1B_{1}A_{1}OC_{1},AB=BD=10AB=BD=10.菱形B1A1OC1B_{1}A_{1}OC_{1}绕点OO转动,求两个菱形重叠部分面积的取值范围,请说明理由.
知识点:菱形的性质、相似多边形的性质、坐标与图形性质章节:未标注

答案与解析

答案

如图11中,\because四边形ABCDABCD是菱形,
AB=AD\therefore AB=ADAB=BD\because AB=BD
AB=BD=AD=10\therefore AB=BD=AD=10
ABD\therefore \triangle ABD是等边三角形,
AE=EBAE=EBAF=FDAF=FD时,重叠部分的面积最大,最大面积=12SABD=12×34×102=2532=\frac{1}{2}S_{\triangle ABD}=\frac{1}{2}\times \frac{\sqrt{3}}{4}\times 10^{2}=\frac{25\sqrt{3}}{2}

如图22中,当OA1OA_{1}BCBC交于点EEOC1OC_{1}ABABFF时,作OGABOG\bot ABGGOHBCOH\bot BCHH.
易证OGF\triangle OGFOHE\triangle OHE
S四边形BEOF=S四边形OGBH=52×532=2534\therefore S_{四边形BEOF}=S_{四边形OGBH}=\frac{5}{2}\times \frac{5\sqrt{3}}{2}=\frac{25\sqrt{3}}{4}
观察图象图象可知,在旋转过程中,重叠部分是三角形时,当点EEBB重合,此时三角形的面积最小为2534\frac{25\sqrt{3}}{4}
综上所述,重叠部分的面积SS的范围为2534s2532\frac{25\sqrt{3}}{4}\leqslant s≤\frac{25\sqrt{3}}{2}.

解析

如图11中,\because四边形ABCDABCD是菱形,
AB=AD\therefore AB=ADAB=BD\because AB=BD
AB=BD=AD=10\therefore AB=BD=AD=10
ABD\therefore \triangle ABD是等边三角形,
AE=EBAE=EBAF=FDAF=FD时,重叠部分的面积最大,最大面积=12SABD=12×34×102=2532=\frac{1}{2}S_{\triangle ABD}=\frac{1}{2}\times \frac{\sqrt{3}}{4}\times 10^{2}=\frac{25\sqrt{3}}{2}

如图22中,当OA1OA_{1}BCBC交于点EEOC1OC_{1}ABABFF时,作OGABOG\bot ABGGOHBCOH\bot BCHH.
易证OGF\triangle OGFOHE\triangle OHE
S四边形BEOF=S四边形OGBH=52×532=2534\therefore S_{四边形BEOF}=S_{四边形OGBH}=\frac{5}{2}\times \frac{5\sqrt{3}}{2}=\frac{25\sqrt{3}}{4}
观察图象图象可知,在旋转过程中,重叠部分是三角形时,当点EEBB重合,此时三角形的面积最小为2534\frac{25\sqrt{3}}{4}
综上所述,重叠部分的面积SS的范围为2534s2532\frac{25\sqrt{3}}{4}\leqslant s≤\frac{25\sqrt{3}}{2}.

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