Question

如图，在平行四边形ABCD中，AB=5，BC=10，F为AD的中点，CE⊥AB于E，设∠ABC=α（60°≤α＜90°）．
（1）当α=60°时，求CE的长；
（2）当60°＜α＜90°时，
①是否存在正整数k，使得∠EFD=k∠AEF？若存在，求出k的值；若不存在，请说明理由．
②连接CF，当CE²﹣CF²取最大值时，求tan∠DCF的值．

Answer 1

解：（1）∵α=60°，BC=10，∴sinα=，即sin60°=，解得CE=。
（2）①存在k=3，使得∠EFD=k∠AEF。理由如下：
连接CF并延长交BA的延长线于点G，

∵F为AD的中点，∴AF=FD。
在平行四边形ABCD中，AB∥CD，∴∠G=∠DCF。
在△AFG和△CFD中，
∵∠G=∠DCF，∠G=∠DCF，AF=FD，
∴△AFG≌△CFD（AAS）。∴CF=GF，AG=CD。
∵CE⊥AB，∴EF=GF。∴∠AEF=∠G。
∵AB=5，BC=10，点F是AD的中点，∴AG=5，AF=AD=BC=5。∴AG=AF。
∴∠AFG=∠G。
在△AFG中，∠EFC=∠AEF+∠G=2∠AEF，
又∵∠CFD=∠AFG，∴∠CFD=∠AEF。
∴∠EFD=∠EFC+∠CFD=2∠AEF+∠AEF=3∠AEF，
因此，存在正整数k=3，使得∠EFD=3∠AEF。
②设BE=x，∵AG=CD=AB=5，∴EG=AE+AG=5﹣x+5=10﹣x，
在Rt△BCE中，CE²=BC²﹣BE²=100﹣x²。
在Rt△CEG中，CG²=EG²+CE²=（10﹣x）²+100﹣x²=200﹣20x。
∵CF=GF（①中已证），∴CF²=（CG）²=CG²=（200﹣20x）=50﹣5x。
∴CE²﹣CF²=100﹣x²﹣50+5x=﹣x²+5x+50=﹣（x﹣）²+50+。
∴当x=，即点E是AB的中点时，CE²﹣CF²取最大值。
此时，EG=10﹣x=10﹣，CE=，
∴。

解析