7. (2025·连云港期末)(1)【问题发现】
平行四边形是中心对称图形,对称中心是对角线的交点,过对称中心的直线平分平行四边形的面积. 如图①,在 $□ ABCD$ 中,点 $O$ 是对称中心, $EF$ 经过点 $O$,交 $AD$ 于点 $E$,交 $BC$ 于点 $F$,请证明: $EF$ 平分 $□ ABCD$ 的面积;
我们还可以发现:若直线 $EF$ 平分 $□ ABCD$ 的面积,则 $EF$ 经过 $□ ABCD$ 的对称中心且 $AE = CF$.
(2)【结论应用】
如图②,菱形 $ABCD$ 的边长为 $10$,面积为 $80$,点 $E$ 是 $AD$ 上一点,且 $AE = 1$,过点 $E$ 的直线与 $BC$ 交于点 $F$. 若 $EF$ 平分菱形 $ABCD$ 的面积,则四边形 $ABFE$ 的周长为
20 + 2$\sqrt{17}$
.
(3)【问题解决】
旅游度假区在一块矩形草地上进行旅游功能区规划工作,如图③,在矩形草地 $ABCD$ 中, $AB = 80\ \mathrm{m}$, $BC = 100\ \mathrm{m}$,过点 $P$ 的直线 $l$ 将矩形 $ABCD$ 的面积平分为两部分,左侧为休闲住宿区,右侧为活动娱乐区,现规划在左侧休闲住宿 $△ ABP$ 区域内搭建帐篷,顶点 $P$ 在矩形内,且 $P$ 到 $AD,AB$ 的距离相等,直线 $l$ 过点 $P$,分别交 $AD,BC$ 于点 $M,N$, $PM = 3PN$,求出此时 $AM$ 的长,并直接写出 $△ ABP$ 的面积为
2400 m²
.


答案:7. (1)
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD//BC,
∴∠OAE=∠OCF,∠AEO=∠CFO。
∵AC,EF交于点O,O为▱ABCD对称中心,
∴AO=CO,
∴△AEO≌△CFO(AAS),
∴$S_{△ AEO}=S_{△ CFO}$。
∵$S_{四边形ABFE}=S_{四边形ABFO}+S_{△ AEO}$,
∴$S_{四边形ABFE}=S_{四边形ABFO}+S_{△ CFO}=S_{△ ABC}$。
∵$S_{△ ABC} = \frac{1}{2}S_{□ ABCD}$,
∴$S_{四边形ABFE} = \frac{1}{2}S_{□ ABCD}$,即EF平分▱ABCD的面积。
(2)20 + 2$\sqrt{17}$ 解析:如图①,过A作AG⊥BC于点G,过E作EQ⊥BC于点Q,则∠AGQ=∠EQG=90°。
∵EF平分菱形ABCD的面积,
∴EF经过菱形ABCD的对称中心且AE=CF=1。
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=10,AD//BC,
∴∠GAE+∠AGQ=180°,
∴∠GAE=∠AGQ=∠EQG=90°,
∴四边形AEQG是矩形,
∴AE=GQ=1。
∵菱形ABCD的边长为10,面积为80,
∴BC·AG=80,
∴AG=8。在Rt△ABG中,由勾股定理得BG = $\sqrt{AB^2 - AG^2} = \sqrt{10^2 - 8^2} = 6$,
∴QF=BC - CF - GQ - BG=10 - 1 - 1 - 6=2,
∴EF = $\sqrt{EQ^2 + QF^2} = \sqrt{8^2 + 2^2} = 2\sqrt{17}$,
∴四边形ABFE的周长为AB+BG+GQ+QF+EF+AE=AB+BG+GQ+QF+EF+CF=AB+BC+EF=10+10+2$\sqrt{17}$=20 + 2$\sqrt{17}$。
(3)如图②,连接BD交MN于点O,由题意可知,OM=ON = $\frac{1}{2}MN$,取AB的中点Q,连接OQ,交AP于点H,延长AP交BC于点T,则AQ = $\frac{1}{2}AB = 40$ m。
∵Q,O分别为AB,BD的中点,
∴OQ//AD,OQ = $\frac{1}{2}AD = 50$ m,
∴∠AQO=90°。
∵点P到AD,AB的距离相等,
∴∠BAT = $\frac{1}{2}$∠BAD=45°,
∴AQ=QH=40 m,AB=BT=80 m。在Rt△AQH中,AH = $\sqrt{AQ^2 + QH^2} = \sqrt{40^2 + 40^2} = 40\sqrt{2}$ (m),在Rt△ABT中,AT = $\sqrt{AB^2 + BT^2} = \sqrt{80^2 + 80^2} = 80\sqrt{2}$ (m),
∴AH = $\frac{1}{2}AT$。
∵OQ//AD,BC//AD,
∴OQ//BC,
∴∠OHP=∠PTN,∠HOP=∠PNT。
∵PM=3PN,
∴PN = $\frac{1}{4}MN$。
∵ON = $\frac{1}{2}MN$,
∴OP = $\frac{1}{4}MN = PN$,
∴△OPH≌△NPT(AAS),
∴OH=NT=OQ - QH=50 - 40=10(m),PH=PT,
∴BN=BT - NT=80 - 10=70(m),
∴AM=CN=BC - BN=100 - 70=30(m)。2400 m² 解析:
∵AH = $\frac{1}{2}AT$,
∴AH=HT。
∵PH=PT,
∴AP=3PT,
∴AP = $\frac{3}{4}AT$,
∴$S_{△ ABP} = \frac{3}{4}S_{△ ABT} = \frac{3}{4} × \frac{1}{2} × 80 × 80 = 2400$ (m²),
∴△ABP的面积为2400 m²。