题目内容
【题目】数学课堂上老师对一道课外作业进行了延拓,请同学们解答下列问题:
(1)如图1:∠ABC=90°,△ABE是等边三角形,AB=6,点P为射线BC上任意一点(点P与点B不重合),连接AP,将线段AP绕点A逆时针旋转60°得到线段AQ,连接QE,则BP与QE的数量关系是:BP QE.
(2)如图2:在(1)的条件下,延长QE交射线BC于点F,若设BP=x,点Q到射线BC的距离为y,试写出y关于x的函数关系式.
(3)如图3:在(1)的条件中,如果改点P为直线BC上的任意一个动点,其他条件均不变,请探究AP在旋转过程中,△ABQ周长是否存在最小值,如果有,请求出这个值;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)=;(2)y=x+3(x>0);(3)存在,△ABQ周长最小值为18+6.
【解析】
(1)由“SAS”可证△ABP≌△AEQ,可得BP=QE;
(2)在图2中,过点F作FG⊥BE于点G.过点Q作QH⊥BC,垂足为H,由(1)可知△ABP≌△AEQ,可得∠AEQ=∠ABP=90°,由直角三角形的性质可求EF=6,可得QF=QE+EF=x+6,由直角三角形的性质可求解;
(3)先确定点Q的位置,点Q在过点E且垂直于AE的直线上运动,由三边关系可得当点Q在BN上时,△ABQ周长有最小值,即可求解.
(1)∵将线段AP绕点A逆时针旋转60°得到线段AQ,
∴AP=AQ,∠PAQ=60°,
∵△ABE是等边三角形,
∴AB=AE,∠BAE=∠PAQ=60°,
∴∠BAP=∠EAQ,且AP=AQ,AB=AE,
∴△ABP≌△AEQ(SAS)
∴BP=QE,
故答案为:=;
(2)在图2中,过点F作FG⊥BE于点G.过点Q作QH⊥BC,垂足为H.
∵△ABE是等边三角形,
∴BE=AB=6.
由(1)可知△ABP≌△AEQ,
∴∠AEQ=∠ABP=90°,且∠AEB=60°,
∴∠BEF=30°,
∴∠EBF=∠BEF=30°,
∴BF=EF,
∵FG⊥BE,
∴BG==3,
∵∠EBF=30°,
∴BF=2GF,BG=GF,
∴GF=3,BF=6,
∴EF=6,
∵QE=BP=x,
则QF=QE+EF=x+6,
在Rt△QHF中,∠QFH=60°,
∴∠FQH=30°,
∴FH=QF,
∴y=QH=FH=(x+6).(x>0)
即y关于x的函数关系式是:y=x+3(x>0)
(3)由(1)可知:△ABP≌△AEQ,
∴∠AEQ=∠ABP=90°,
∴点Q在过点E且垂直于AE的直线上运动,
如图3,延长AE交BC于点N,连接AF,QN,
∵∠ABC=90°,∠BAN=60°,
∴∠ANB=30°,
∴AN=2AB=12,且AE=AB=6,
∴EN=AN﹣AE=6,
∴AE=EN,且EF⊥AN,
∴AQ=QN,
∵△ABQ周长=AB+AQ+BQ=6+BQ+QN≥6+BN,
∴当点Q在BN上时,△ABQ周长有最小值,
∵BN=AB=18,
∴△ABQ周长最小值=18+6.