如图,正方形ABCD的边长为4,E为CD的中点,F为AD边上一点,且不与点D重合,AF=a,(1)判断四边形BCEF的面积是否存在最大或者最小值,若存在,求出来,若不存在,说明理由
(2)若∠BFE=∠FBC,求tan∠AFB 的值
(3)在(2)的条件下,若将“E是CD的中点”改为“CE=k•DE”,其中k为正整数,其他条件不变,请直接写出tan∠AFB的值(用k的代数式表示)在线课程
解:(1)如图,连接BE,S四边形BCEF=S正方形ABCD-S△ABF-S△DEF=42-
×4×a-
×2×(4-a)=12-a,∵F为AD边上一点,且不与点D重合,
∴0≤a<4,
∴当点F与点A重合时,a=0,S四边形BCEF存在最大值12.
S四边形BCEF不存在最小值.
(2)如图,延长BC,FE交于点P,

∵正方形ABCD,
∴AD∥BC.
∴△DEF∽△CEP.
∵E为CD的中点,
∴
=
=1,PF=2EF.∵∠BFE=∠FBC,
∴PB=PF.
∵AF=a,
∴PC=DF=4-a,PB=PF=8-a,
EF=
=
.∵Rt△DEF中,EF2=DE2+DF2,
∴
=22+(4-a)2整理,得3a2-16a+16=0,解得,a1=
,a2=4;∵F点不与D点重合,
∴a=4不成立,a=
,tan∠AFB=
=3.(3)延长BC,FE交于点P,
∵正方形ABCD,
∴AD∥BC,
∴△DEF∽△CEP.
∵E为CD的中点,
∴
=
=1,
=
=
,PF=(k+1)EF.∵∠BFE=∠FBC,
∴PB=PF,
∵AF=a,
∴PC=DF=4-a,PB=PF=8-a.
EF=
=
.∵Rt△DEF中,EF2=DE2+DF2,
∴(
)2=(
)2+(4-a)2整理,
×
=(4-a)2,(k+1)2=
,解得a=
,∴tan∠AFB=
=2k+1(k为正数).分析:(1)由于S四边形BCEF=S正方形ABCD-S△ABF-S△DEF,用含a的代数式表示S四边形BCEF=12-a,而0≤a<4,即S四边形BCEF存在最大值12,S四边形BCEF不存在最小值;
(2)延长BC,FE交于点P,构造等腰三角形PEB,利用正方形的性质和中点的性质求得PB的长后,由勾股定理求得a的值.则可求出AB,AF的值.再用tan∠AFB=
;求得tan∠AFB的值;(3)用(2)的方法求得tan∠AFB的值.
点评:本题利用了正方形的性质,中点的性质,等腰三角形的性质,三角形的面积公式,勾股定理求解.