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,△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.