题目内容

如图,边长为1的正方形ABCD中,以A为圆心,1为半径作
BD
,将一块直角三角板的直角顶点P放置在
BD
(不包括端点B、D)上滑动,一条直角边通过顶点A,另一条直角边与边BC相交于点Q,连接PC,并设PQ=x,以下我们对△CPQ进行研究.
(1)△CPQ能否为等边三角形?若能,则求出x的值;若不能,则说明理由;
(2)求△CPQ周长的最小值;
(3)当△CPQ分别为锐角三角形、直角三角形和钝角三角形时分别求x的取值范围.
(1)假设△CPQ为等边三角形时,
一方面x=BQ=PQ=CQ=
1
2
,(1分)
另一方面,连接AQ,
∵∠PAQ=30°,∠APQ=90°,
∴∠AQP=60°,
∵∠PQC=60°,
∴∠AQB=60°,
∴∠BAQ=30°,
∴tan∠BAQ=tan30°=
x
1

∴x=
3
3
,(2分)
∴得出自相矛盾;
∴△CPQ不能为等边三角形.(3分)

(2)△CPQ的周长=PQ+QC+CP=BQ+QC+CP=BC+PC=1+PC;(4分)
又∵PC≥AC-PA=
2
-1,
∴△CPQ的周长≥1+
2
-1=
2

即当点P运动至点P0时,△CPQ的周长最小值是
2
.(6分)

(3)连接AC,交
BD
于P0,则P0Q=BQ=x,∠P0CQ=45°,∠CP0Q=90°;
∴P0Q=BQ=x=
2
-1,∠PQC=∠PAB<90°,∠PCQ<90°.(7分)
①当P在
DP0
上运动时,
∵∠APQ=90°,
∴0°<∠CPQ<90°,
此时△CPQ是锐角三角形,
2
-1<x<1.(8分)
②当P与P0重合时,∠CPQ=90°,此时△CPQ是直角三角形,x=
2
-1.(9分)
③当P在
P0B
上运动时,
∵∠APC<180°,∠APQ=90°,
∴90°<∠CPQ<180°,
此时△CPQ是钝角三角形,0<x<
2
-1.(10分)
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