问题 填空题

矩形ABCD的四个顶点的坐标分别为A(-2,1),B(2,1),C(2,-1),D(-2,-1),过原点且互相垂直的两条直线分别与矩形的边相交于E、F、G、H四点,则四边形EGFH的面积的最小值为______,最大值为______.

答案

设过原点且互相垂直的两条直线分别为 y=kx,和 y=-

1
k
x,(不妨设k>0)由题意得,

则 E (

1
k
,1),F (-
1
k
,-1),G(-k,1),H(k,-1),

由两点间的距离公式得 EF=

(
2
k
)
2
+22
=2
1+
1
k2
,GH=
(2K)2+4
=2
1+k2

四边形EGFH的面积为 S=

1
2
•EF•GH=2
2+k2+
1
k2
=2
(k+
1
k
)
2
=2|k+
1
k
|=2(k+
1
k
).

根据E、G 两点都在线段AB上,可得-2≤

1
k
≤2,且-2≤-k≤2,∴
1
2
≤k≤2.

又函数 S=2(k+

1
k
) 在[
1
2
,1]上是减函数,在[1,2]上是增函数,故 k=1时,S有最小值为4.

当 k=

1
2
时,S=5; 当 k=2时,S=5. 当 k=0时,S=4.

综上,S的最小值等于4,最大值等于 5,

故答案为 4,5.

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