试题

（2005·济南）如图（1），已知圆O是等边△ABC的外接圆，过O点作MN∥BC分别交AB、AC于M、N，且MN=a．另一个与△ABC全等的等边△DEF的顶点D在MN上移动（不与点M、N重合），并始终保持EF∥BC，DF交AB于点P，DE交AC于点Q．
（1）试判断四边形APDQ的形状，并进行证明；
（2）设DM为x，四边形APDQ的面积为y，试探究y与x的函数关系式；四边形APDQ的面积能取到最大值吗？如果能，请求出它的最大值，并确定此时D点的位置．
（3）如图（2），当D点和圆心O重合时，请判断四边形APDQ的形状，并说明理由；你能发现四边形APDQ的面积与△ABC的面积有何关系吗？为什么？

解：（1）可知四边形APDQ为平行四边形
证明：由题知△ABC≌△DEF且△ABC
△DEF为等边三角形
∴∠BAC=∠EDF=60°
又∵EF∥BC，MN∥BC
∴EF∥BC∥MN
∴∠MDF=∠DFE=60°，∠FED=∠EDN=60°
∠MNA=∠BCA=60°，∠QDN=∠QND=60°
∴△DQN为等边三角形
∴∠DQN=∠PDQ=60°，
∴PD∥AQ
∴∠BAC=∠DQN=60°，
∴AP∥DQ
∴四边形APDQ为平行四边形．

（2）y=

3

2

x（a-x）=-

3

2

x²+

3

2

ax=-

3

2

（x-

a

2

）²+

3

8

a²
∴当x取

a

2

时，即D点位于MN的中点位置时，四边形APDQ的面积最大，且最大值为

3

8

a²．

（3）当D点和圆心O重合时，四边形APDQ为菱形，
理由：由（1）、（2）可知，△MPO，△QON为等边三角形，且MO=ON，
所以△MPO≌△QON．
因此OP=OQ，又因为四边形APDQ为平行四边形．
所以可知四边形APDQ为菱形，
由题可知，S_△ABC=

9

16

3

a²，而由（2）知S_{四边形APDQ}=

3

8

a²
∴

S四边形APDQ

S△ABC

=

3 8 a2

9 16 3 a2

=

2

9

，
∴S_{四边形APDQ}=

2

9

S_△ABC．
解：（1）可知四边形APDQ为平行四边形
证明：由题知△ABC≌△DEF且△ABC
△DEF为等边三角形
∴∠BAC=∠EDF=60°
又∵EF∥BC，MN∥BC
∴EF∥BC∥MN
∴∠MDF=∠DFE=60°，∠FED=∠EDN=60°
∠MNA=∠BCA=60°，∠QDN=∠QND=60°
∴△DQN为等边三角形
∴∠DQN=∠PDQ=60°，
∴PD∥AQ
∴∠BAC=∠DQN=60°，
∴AP∥DQ
∴四边形APDQ为平行四边形．

（2）y=

3

2

x（a-x）=-

3

2

x²+

3

2

ax=-

3

2

（x-

a

2

）²+

3

8

a²
∴当x取

a

2

时，即D点位于MN的中点位置时，四边形APDQ的面积最大，且最大值为

3

8

a²．

（3）当D点和圆心O重合时，四边形APDQ为菱形，
理由：由（1）、（2）可知，△MPO，△QON为等边三角形，且MO=ON，
所以△MPO≌△QON．
因此OP=OQ，又因为四边形APDQ为平行四边形．
所以可知四边形APDQ为菱形，
由题可知，S_△ABC=

9

16

3

a²，而由（2）知S_{四边形APDQ}=

3

8

a²
∴

S四边形APDQ

S△ABC

=

3 8 a2

9 16 3 a2

=

2

9

，
∴S_{四边形APDQ}=

2

9

S_△ABC．