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如图.将边长为3的正方形ABCD绕中心O顺时针旋转α (0<α<)得到正方形A′B′C′D′.根据平面几何知识.有以下两个结论:①∠A′FE=α,②对任意α (0<α<).△EAL.△EA′F.△GB

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 14:57:26分类:高中数学题库

如图,将边长为3的正方形ABCD绕中心O顺时针旋转α (0<α<数学公式)得到正方形A′B′C′D′.根据平面几何知识,有以下两个结论:
①∠A′FE=α;
②对任意α (0<α<数学公式),△EAL,△EA′F,△GBF,△GB′H,△ICH,△IC′J,△KDJ,△KD′L均是全等三角形.
(1)设A′E=x,将x表示为α的函数;
(2)试确定α,使正方形A′B′C′D′与正方形ABCD重叠部分面积最小,并求最小面积.在线课程解:(1)在Rt△EA′F中,因为∠A′FE=α,A′E=x,
所以EF=,A′F=.
由题意AE=A′E=x,BF=A′F=,
所以AB=AE+EF+BF=x++=3.
所以x=,α∈(0,) …(6分)
(2)S△A′EF=•A′E•A′F=•x•=
=()2•=. …(10分)
令t=sinα+cosα,则sinαcosα=.
因为α∈(0,),所以α+∈(,),所以t=sin(α+)∈(1,].
S△A′EF==(1-)≤(1-).
正方形A′B′C′D′与正方形ABCD重叠部分面积S=S正方形A′B′C′D′-4S△A′EF≥9-9 (1-)=18(-1).
当t=,即α=时等号成立. …(15分)
答:当α=时,正方形A′B′C′D′与正方形ABCD重叠部分面积最小,最小值为18(-1).…(16分)
分析:(1)利用AB=AE+EF+BF=3,表示出相应线段长,即可将x表示为α的函数;
(2)求正方形A′B′C′D′与正方形ABCD重叠部分面积最小,即求S△A′EF的最大值,表示出S△A′EF,利用换元法,即可求得面积的最大值,从而可得结论.
点评:本题考查函数模型的构建,考查面积的计算,考查换元法,考查学生利用数学知识解决实际问题,属于中档题.