Question

小明在一次數(shù)學(xué)興趣小組活動中，對一個數(shù)學(xué)問題作如下探究：
問題情境：如圖1，四邊形ABCD中，AD∥BC，點(diǎn)E為DC邊的中點(diǎn)，連結(jié)AE并延長交BC的延長線于點(diǎn)F．求證：S_{四邊形ABCD}＝S_△ABF．（S表示面積）

問題遷移：如圖2，在已知銳角∠AOB內(nèi)有一定點(diǎn)P．過點(diǎn)P任意作一條直線MN，分別交射線OA、OB于點(diǎn)M、N．小明將直線MN繞著點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)的過程中發(fā)現(xiàn)，△MON的面積存在最小值．請問當(dāng)直線MN在什么位置時，△MON的面積最小，并說明理由．

實(shí)際應(yīng)用：如圖3，若在道路OA、OB之間有一村莊Q發(fā)生疫情，防疫部分計劃以公路OA、OB和經(jīng)過防疫站的一條直線MN為隔離線，建立一個面積最小的三角形隔離區(qū)△MON．若測得∠AOB＝66º，∠POB＝30º，OP＝4km，試求△MON的面積．（結(jié)果精確到0.1km²）（參考數(shù)據(jù)：sin66º≈0.91，tan66º≈2.25，≈1.73）
拓展延伸：如圖4，在平面直角坐標(biāo)系中，O為坐標(biāo)原點(diǎn)，點(diǎn)A、B、C、P的坐標(biāo)分別為（6，0）、（6，3）、、（4，2），過點(diǎn)P的直線l與四邊形OABC一組對邊相交，將四邊形OABC分成兩個四邊形，求其中以點(diǎn)O為頂點(diǎn)的四邊形的面積的最大值．

Answer 1

問題情境：根據(jù)已知可以求得△ADE≌△FCE，就可以得出S_△ADE=S_△FCE，從而得出結(jié)論。
問題遷移：根據(jù)問題情境的結(jié)論可以得出當(dāng)直線旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)P是MN的中點(diǎn)時S_△MON最小，過點(diǎn)M作MG∥OB交EF于G．由全等三角形的性質(zhì)可以得出結(jié)論。
實(shí)際運(yùn)用：∴。
拓展延伸：截得四邊形面積的最大值為10

解析分析：問題情境：根據(jù)已知可以求得△ADE≌△FCE，就可以得出S_△ADE=S_△FCE，從而得出結(jié)論。
問題遷移：根據(jù)問題情境的結(jié)論可以得出當(dāng)直線旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)P是MN的中點(diǎn)時S_△MON最小，過點(diǎn)M作MG∥OB交EF于G．由全等三角形的性質(zhì)可以得出結(jié)論。
實(shí)際運(yùn)用：如圖3，作PP₁⊥OB，MM₁⊥OB，垂足分別為P₁，M₁，再根據(jù)條件由三角函數(shù)值就可以求出結(jié)論。
拓展延伸：分情況討論當(dāng)過點(diǎn)P的直線l與四邊形OABC的一組對邊OC、AB分別交于點(diǎn)M、N，延長OC、AB交于點(diǎn)D，由條件可以得出AD=6，就可以求出△OAD的面積，再根據(jù)問題遷移的結(jié)論就可以求出最大值；
當(dāng)過點(diǎn)P的直線l與四邊形OABC的另一組對邊CB、OA分別交M、N，延長CB交x軸于T，由B、C的坐標(biāo)可得直線BC的解析式，就可以求出T的坐標(biāo)，從而求出△OCT的面積，再由問題遷移的結(jié)論可以求出最大值，通過比較即可以求出結(jié)論。
解：問題情境：證明：∵AD∥BC，∴∠DAE=∠F，∠D=∠FCE。
∵點(diǎn)E為DC邊的中點(diǎn)，∴DE=CE。
∵在△ADE和△FCE中，，
∴△ADE≌△FCE（AAS）�！郤_△ADE=S_△FCE。
∴S_{四邊形ABCE}+S_△ADE=S_{四邊形ABCE}+S_△FCE，即S_{四邊形ABCD}=S_△ABF。
問題遷移：當(dāng)直線旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)P是MN的中點(diǎn)時S△MON最小，理由如下：
如圖2，過點(diǎn)P的另一條直線EF交OA、OB于點(diǎn)E、F，

設(shè)PF＜PE，過點(diǎn)M作MG∥OB交EF于G，
由問題情境可以得出當(dāng)P是MN的中點(diǎn)時S_{四邊形MOFG}=S_△MON。
∵S_{四邊形MOFG}＜S_△EOF，∴S_△MON＜S_△EOF。
∴當(dāng)點(diǎn)P是MN的中點(diǎn)時S_△MON最小。
實(shí)際運(yùn)用：如圖3，作PP₁⊥OB，MM₁⊥OB，垂足分別為P₁，M₁，
在Rt△OPP₁中，∵∠POB=30°，

∴PP₁=OP=2，OP₁=2。
由問題遷移的結(jié)論知，當(dāng)PM=PN時，△MON的面積最小，
∴MM₁=2PP₁=4，M₁P₁=P₁N。
在Rt△OMM₁中，，即，
∴�！�。
∴。
∴。
拓展延伸：①如圖4，當(dāng)過點(diǎn)P的直線l與四邊形OABC的一組對邊OC、AB分別交于點(diǎn)M、N，延長OC、AB交于點(diǎn)D，

∵C，∴∠AOC=45°�！郃O=AD。
∵A（6，0），∴OA=6。∴AD=6。
∴。
由問題遷移的結(jié)論可知，當(dāng)PN=PM時，△MND的面積最小，
∴四邊形ANMO的面積最大。
作PP₁⊥OA，MM₁⊥OA，垂足分別為P₁，M₁，
∴M₁P₁=P₁A=2。∴OM₁=M₁M=2，∴MN∥OA。
∴。
②如圖5，當(dāng)過點(diǎn)P的直線l與四邊形OABC的另一組對邊CB、OA分別交M、N，延長CB交x軸于T，
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+b，

∵C、B（6，3），
∴，解得：。
∴直線BC的解析式為。
當(dāng)y=0時，x=9，∴T（9，0）。
∴。
由問題遷移的結(jié)論可知，當(dāng)PM=PN時，△MNT的面積最小，
∴四邊形CMNO的面積最大。
∴NP₁=M₁P₁，MM₁=2PP₁=4�！�，解得x=5。∴M（5，4）。
∴OM₁=5。
∵P（4，2），∴OP₁=4�！郟₁M₁=NP₁=1。∴ON=3�！郚T=6。
∴。
∴。
∴綜上所述：截得四邊形面積的最大值為10。