题目内容

【题目】如图,点P是正方形ABCD对角线AC上一动点,点E在射线BC上,且PEPB,连接PDOAC中点.

(1)如图1,当点P在线段AO上时,试猜想PEPD的数量关系和位置关系,请说明理由;

(2)①如图2,当点P在线段OC上时,(1)中的猜想还成立吗?请说明理由;

②如图2,试用等式来表示PB,BC,CE之间的数量关系,并证明.

(3)如图3,把正方形ABCD改为菱形ABCD,其他条件不变,当时,连接DE,试探究线段PB与线段DE的数量关系,并说明理由.

【答案】(1)PE=PD,PE⊥PD,证明详见解析;(2)①成立PE=PD,PE⊥PD,证明详见解析;②,证明详见解析;(3)PB=DE,证明详见解析.

【解析】

试题

(1)如图1,过点P分别作PM⊥BC于点M,PN⊥CD于点N,则由已知条件可得PM=PN,∠MPN=90°,由正方形关于对角线对称可得PB=PD,结合PB=PE可得PE=PD,从而可得△PME≌△PND,由此可得∠EPM=∠DPN,从而可证得∠DPE=90°,得到PD⊥PE;

(2)①如图2,过点P分别作PM⊥BC于点M,PN⊥CD于点N,同(1)可证得PD=PE,PD⊥PE仍然成立;

如图2,连接DE,在Rt△DCE中,由勾股定理可得DC2+CE2=DE2结合在等腰Rt△DPE中,DE2=2PE2PE=PB,BC=DC即可得到BC2+CE2=2PB2

(3)如图3,由已知条件易得∠DCE=∠ACD=∠ACB=60°,由菱形关于对角线对称可得PB=PE,∠OBC=∠PDC,结合PB=PE可得∠PEC=∠PBC=∠PDCPE=PD,再结合∠PHD=∠CHE可得∠DPE=∠DCE=60°,从而可得△PDE是等边三角形,由此即可得到DE=PE=PB.

试题解析

(1)PD=PEPD⊥PE,理由如下

如图1,过点P分别作PM⊥BC于点M,PN⊥CD于点N,

∴∠PME=∠PND=90°,

∵四边形ABCD是正方形,点PAC上,

∴∠BCD=90°,PM=PN,PB=PD,

四边形PMCN是正方形,

∴∠MPN=90°,

∵PB=PE,

∴PE=PD,

∴Rt△PME≌Rt△PND,

∴∠DPN=∠EPM,

∴∠DPN+∠NPE=∠NPE+∠EPM=∠MPN=90°,

∴PD⊥PE,

∴PEPE关系是:PD=PEPD⊥PE;

(2)①如图2,过点P分别作PM⊥BC于点M,PN⊥CD于点N,(1)同法可证得PD=PE,PD⊥PE仍然成立;

如图2,连接DE,

可得PE=PD,PE⊥PD,

∴DE2=PD2+PE2=2PE2

四边形ABCD是正方形,

∴BC=DC,∠BCD=∠DCE=90°,

Rt△DCE中,DC2+CE2=DE2

∴BC2+CE2=DE2=2PE2

∵PE=PB,

∴BC2+CE2=2PB2.

(3)如图3,∵四边形ABCD是菱形,且∠BAD=120°,

∴∠ACB=∠ACD=60°,

∴∠DCE=180°-60°-60°=60°,

P在对称性AC上,

由菱形是关于对角线对称的轴对称图形可得:PD=PB,∠PDC=∠PBC,

∵PB=PE,

∴PD=PE,∠PBC=∠PEC,

∴∠PEC=∠PDC,

∵∠PHD=∠CHE,

∴∠DPE=∠DCE=60°,

∴△PED是等边三角形,

∴DE=PE,

∴DE=PB.

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