Question

如圖，△ABC中，AB=BC，AC=8，tanA=k，P為AC邊上一動(dòng)點(diǎn)，設(shè)PC=x，作PE∥AB交BC于E，PF∥BC交AB于F．
（1）證明：△PCE是等腰三角形；
（2）EM、FN、BH分別是△PEC、△AFP、△ABC的高，用含x和k的代數(shù)式表示EM、FN，并探究EM、FN、BH之間的數(shù)量關(guān)系；
（3）當(dāng)k=4時(shí)，求四邊形PEBF的面積S與x的函數(shù)關(guān)系式．x為何值時(shí)，S有最大值？并求出S的最大值．

Answer 1

（1）證明：∵AB=BC，
∴∠A=∠C，
∵PE∥AB，
∴∠CPE=∠A，
∴∠CPE=∠C，
∴△PCE是等腰三角形；

（2）解：∵△PCE是等腰三角形，EM⊥CP，
∴CM=CP=，tanC=tanA=k，
∴EM=CM•tanC=•k=，
同理：FN=AN•tanA=•k=4k-，
由于BH=AH•tanA=×8•k=4k，
而EM+FN=+4k-=4k，
∴EM+FN=BH；

（3）解：當(dāng)k=4時(shí)，EM=2x，F(xiàn)N=16-2x，BH=16，
所以，S_△PCE=x•2x=x²，S_△APF=（8-x）•（16-2x）=（8-x）²，S_△ABC=×8×16=64，
S=S_△ABC-S_△PCE-S_△APF，
=64-x²-（8-x）²，
=-2x²+16x，
配方得，S=-2（x-4）²+32，
所以，當(dāng)x=4時(shí)，S有最大值32．
分析：（1）根據(jù)等邊對(duì)等角可得∠A=∠C，然后根據(jù)兩直線平行，同位角相等求出∠CPE=∠A，從而得到∠CPE=∠C，即可得證；
（2）根據(jù)等腰三角形三線合一的性質(zhì)求出CM=CP，然后求出EM，同理求出FN、BH的長(zhǎng)，再根據(jù)結(jié)果整理可得EM+FN=BH；
（3）分別求出EM、FN、BH，然后根據(jù)S_△PCE，S_△APF，S_△ABC，再根據(jù)S=S_△ABC-S_△PCE-S_△APF，整理即可得到S與x的關(guān)系式，然后利用二次函數(shù)的最值問(wèn)題解答．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了等腰三角形的判定與性質(zhì)，平行線的性質(zhì)，銳角三角函數(shù)，二次函數(shù)的最值問(wèn)題，表示出各三角形的高線是解題的關(guān)鍵，也是本題的難點(diǎn)．