Question

已知在正△ABC中，AB=4，点M是射线AB上的任意一点（点M与点A、B不重合），点N在边BC的延长线上，且AM=CN．连接MN，交直线AC于点D．设AM=x，CD=y．
（1）如图，当点M在边AB上时，求y关于x的函数解析式，并写出自变量x的取值范围．
（2）当点M在边AB上，且四边形BCDM的面积等于△DCN面积的4倍时，求x的值．
（3）过点M作ME⊥AC，垂足为点E．当点M在射线AB上移动时，线段DE的长是否会改变？请证明你的结论．

Answer

（1）过点M作MF∥BC交AC于F，由三角形的性质可以得出△MFD≌△NCD，就可以得出FD=CD，就有AF=MF=AM=4-2x而得出结论；
（2）由△MFD≌△NCD可以得出S△MFD=S△NCD，就有S四边形BCDM=4S△MFD，就可以得出S梯形MBCF=5S△MFD，设△MFD的MF边上的高为h，就有梯形MBCF的高为2h，根据梯形MBCF的面积与△MFD的面积的关系建立方程求出其解即可；
（3）根据等边三角形的性质由勾股定理就可以表示出DE的值，从而求出结论．
【解析】
（1）过点M作MF∥BC交AC于F，
∴∠FMD=∠CND，∠MFD=∠NCD，∠AMF=∠B．
∵△ABC为正三角形，
∴∠A=∠B=60°，AB=AC=4．
∴∠AMF=∠B=60．
∴△AMF是等边三角形，
∴AM=AF=MF．
∵AM=CN，
∴MF=CN．
在△MFD和△NCD中，
，
∴△MFD≌△NCD（ASA），
∴FD=CD=x．
∴AF=4-2x，
∵AM=MF=y，
∴y=4-2x；

（2）∵△MFD≌△NCD，
∴S△MFD=S△NCD．
∵S四边形BCDM=4S△MFD，
∴S四边形BCDM=4S△MFD，
∴S梯形MBCF=5S△MFD．
∵△MFD≌△NCD，
∴MF和CN边上的高相等为h，
∴梯形MBCF的高为2h．
∴，
∴x=．
答：x=；

（3）线段DE的长不会改变．
理由：∵ME⊥AC，
∴EF=AF=（4-2x）=2-x．
∵ED=EF+FD=2-x+x=2．
∴线段DE的长是2不会改变．