题目内容
【题目】已知直线m∥n,点C是直线m上一点,点D是直线n上一点,CD与直线m、n不垂直,点P为线段CD的中点.
(1)操作发现:直线l⊥m,l⊥n,垂足分别为A、B,当点A与点C重合时(如图①所示),连接PB,请直接写出线段PA与PB的数量关系: .
(2)猜想证明:在图①的情况下,把直线l向上平移到如图②的位置,试问(1)中的PA与PB的关系式是否仍然成立?若成立,请证明;若不成立,请说明理由.
(3)延伸探究:在图②的情况下,把直线l绕点A旋转,使得∠APB=90°(如图③所示),若两平行线m、n之间的距离为2k.求证:PAPB=kAB.
【答案】
(1)PA=PB
(2)
解:把直线l向上平移到如图②的位置,PA=PB仍然成立,理由如下:
如图②,过C作CE⊥n于点E,连接PE,
,
∵三角形CED是直角三角形,点P为线段CD的中点,
∴PD=PE,
又∵点P为线段CD的中点,
∴PC=PD,
∴PC=PE;
∵PD=PE,
∴∠CDE=∠PEB,
∵直线m∥n,
∴∠CDE=∠PCA,
∴∠PCA=∠PEB,
又∵直线l⊥m,l⊥n,CE⊥m,CE⊥n,
∴l∥CE,
∴AC=BE,
在△PAC和△PBE中,
∴△PAC≌△PBE,
∴PA=PB.
(3)
解:如图③,延长AP交直线n于点F,作AE⊥BD于点E,
,
∵直线m∥n,
∴ ,
∴AP=PF,
∵∠APB=90°,
∴BP⊥AF,
又∵AP=PF,
∴BF=AB;
在△AEF和△BPF中,
∴△AEF∽△BPF,
∴ ,
∴AFBP=AEBF,
∵AF=2PA,AE=2k,BF=AB,
∴2PAPB=2k.AB,
∴PAPB=kAB.
(另外可以用面积证明:此时过P做m、n的垂线分别交于G、S两点,GP=k,∠PAm=∠PFE=∠PAB,AP为∠mAB的角平分线,角平分线上的P点到角两边的距离相等,所以h=k,由此即可解决问题,这种方法比较简单)
【解析】解:(1)∵l⊥n,
∴BC⊥BD,
∴三角形CBD是直角三角形,
又∵点P为线段CD的中点,
∴PA=PB.(2)
【考点精析】通过灵活运用相似三角形的性质和相似三角形的判定,掌握对应角相等,对应边成比例的两个三角形叫做相似三角形;相似三角形的判定方法:两角对应相等,两三角形相似(ASA);直角三角形被斜边上的高分成的两个直角三角形和原三角形相似; 两边对应成比例且夹角相等,两三角形相似(SAS);三边对应成比例,两三角形相似(SSS)即可以解答此题.