Question

已知：如圖，等邊三角形ABC的邊長為6，點D，E分別在邊AB，AC上，且AD=AE=2．若點F從點B開始以每秒1個單位長的速度沿射線BC方向運動，設(shè)點F運動的時間為t秒．當(dāng)t＞0時，直線FD與過點A且平行于BC的直線相交于點G，GE的延長線與BC的延長線相交于點H，AB與GH相交于點O．
（1）設(shè)△EGA的面積為S，寫出S與t的函數(shù)關(guān)系式；
（2）當(dāng)t為何值時，AB⊥GH；
（3）請你證明△GFH的面積為定值；
（4）當(dāng)t為何值時，點F和點C是線段BH的三等分點．

Answer 1

分析：（1）三角形EGA中，底邊AG的長可通過相似三角形ADG和BDF求出，而AG邊上的高可用AE•sin60°來表示，由此可得出S、t的函數(shù)關(guān)系式；
（2）當(dāng)AB⊥GE時，連接DE，由已知推出三角形ADE是等邊三角形，可得∠AEG=60°，即∠EG=30°，根據(jù)等角對等邊可得出AG=AE=2，在（1）中已經(jīng)求出了AG的表達(dá)式，根據(jù)得出的等量關(guān)系即可求出t的值；
（3）本題只需證FH是定值即可；
（4）本題要分兩種情況：
①點F在C點左側(cè)時，如果F、C是BH的三點分點，那么F必為BC的中點，因此BF=3，由此可求出t的值；
②當(dāng)點F在C點右側(cè)時，同①可知：BF=2BC=12，由此可求出t的值．

解答：解：（1）如圖，
∵GA∥BC
∴

AG

BF

=

AD

DB

又∵AB=6，AD=2
∴DB=4
∵BF=t
∴

AG

t

=

2

4

，
∴AG=

1

2

t
過點E作EK⊥AG，垂足為K
∵∠BCA=60°
∴∠CAK=60°
∴∠AEK=30°
∵AE=2
∴AK=1
∴EK=

3

∴S=

1

2

AG•EK=

1

2

×

1

2

t×

3

=

3

4

t；

（2）如圖，連接DE，由AD=AE可知，△ADE為等邊三角形．
∵AB⊥HG
∴AO=OD，∠AEO=∠DEO
∵GA∥DE
∴∠AGE=∠GED
∴AG=AE=2
∴

1

2

t=2
∴t=4
即當(dāng)t=4時，AB⊥HG；

（3）∵GA∥BC
∴

GE

EH

=

AE

EC

∴

GE

GH

=

AE

AC

∵DE∥BC
∴

DE

FH

=

GE

GH

，

DE

BC

=

AE

AC

∴FH=BC
∵△ABC與△GFH的高相等
∴S_△GFH=S_△ABC=

1

2

×6×3

3

=9

3

∴不論t為何值，△GFH的面積均為9

3

；

（4）∵BC=FH
∴BF=CH
①當(dāng)點F在線段BC上時，若點F和點C是線段BH的三等分點，則BF=FC=CH
∵BF=CH
∴BF=FC
∵BC=6
∴BF=FC=3
∴當(dāng)t=3時，點F和點C是線段BH的三等分點；
②如右圖，當(dāng)點F在BC的延長線上時，若點F和點C是線段BH的三等分點，則BC=CF=FH
∵BC=FH
∴BC=CF
∵BC=6
∴CF=6
∴BF=12
∴當(dāng)t=12時，點F和點C是線段BH的三等分點．

點評：主要考查了等邊三角形的性質(zhì)，平行線的性質(zhì)等知識點的綜合運用．