题目内容
【题目】已知在四边形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,AD=2,AB=4,BC=6.
(1)如图1,P为AB边上一点,以PD,PC为边作平行四边形PCQD,过点Q作QH⊥BC,交BC的延长线于H.求证:△ADP≌△HCQ;
(2)若P为AB边上任意一点,延长PD到E,使DE=PD,再以PE,PC为边作平行四边形PCQE.请问对角线PQ的长是否存在最小值?如果存在,请求出最小值;如果不存在,请说明理由.
(3)如图2,若P为DC边上任意一点,延长PA到E,使AE=nPA(n为常数),以PE,PB为边作平行四边形PBQE.请探究对角线PQ的长是否也存在最小值?如果存在,请求出最小值;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)见解析;(2)存在最小值,最小值为10;(3)存在最小值,最小值为 ( n+4 ).
【解析】
(1)首先根据四边形PCQD是平行四边形,可得PD=QC;然后根据全等三角形判定的方法,判断出△APD≌△HQC即可.
(2)设与相交于点,由平行线得出,得出是上一定点,作,交的延长线于,证明,得出,求出得出,当时,的长最小,即为5.
(3)设与相交于点,由平行线得出==,作,交的延长线于,过点作,交的延长线于,证明,得出==,求出BH=2(n+1),得出,过点作于,则四边形是矩形,得出,,证出,由三角函数得出CK=CH·cos45°=( 2n+8 )=( n+4 ),即可得出结果.
解:(1)∵AD∥BC,
∴∠ADC=∠DCH
即∠ADP+∠PDC=∠DCQ+∠QCH,
∵四边形PCQD是平行四边形,
∴PD∥CQ,PD=CQ,
∴∠PDC=∠DCQ,
∴∠ADP=∠QCH,
又∵PD=CQ,∠A=∠CHQ=90°,
∴△ADP≌△HCQ(AAS)
(2)存在最小值,最小值为10.
如图,设PQ与DC相交于点G,
∵PE∥CQ,易得△DPG∽△CQG,
又PD=DE=PE,PE=CQ,
∴= = ,
∴G是DC上一定点
作QH⊥BC,交BC的延长线于H
同(1)可证∠ADP=∠QCH
∴Rt△ADP∽Rt△QCH
∴= =,
∴CH=4,
∴BH=BC+CH=6+4=10,
∴当PQ⊥AB时,PQ的长最小,即为10.
(3)存在最小值,最小值为 ( n+4 ).
如图,设PQ与AB相交于点G
∵PE∥BQ,AE=nPA,
∴==,
∴G是AB上一定点,
作QH∥DC,交CB的延长线于H,作CK⊥CD,交QH的延长线于K,
∵AD∥BC,AB⊥BC,
∴∠ADP=∠BHQ,
∵∠PAD+∠PAG=∠QBH+∠QBG=90°,∠PAG=∠QBG,
∴∠PAD=∠QBH,
∴△ADP∽△BHQ,
∴==
∴BH=2(n+1) ,
∴CH=BC+BH=6+2n+2=2n+8,
过点D作DM⊥BC于M,则四边形ABMD是矩形,
∴BM=AD=2,DM=AB=4,
∴MC=BC-BM=6-2=4=DM,
∴∠DCM=45°,
∴∠HCK=45°,
∴CK=CH·cos45°=( 2n+8 )=( n+4 ) ,
∴当PQ⊥CD时,PQ的长最小,最小值为 ( n+4 ).