题目内容
【题目】(1)老师在课上给出了这样一道题目:如图(1),等边△ABC边长为2,过AB边上一点P作PE⊥AC于E,Q为BC延长线上一点,且AP=CQ,连接PQ交AC于D,求DE的长.
小明同学经过认真思考后认为,可以通过过点P作平行线构造等边三角形的方法来解决这个问题.请根据小明同学的思路直接写出DE的长.
(2)(类比探究)
老师引导同学继续研究:
①等边△ABC边长为2,当P为BA的延长线上一点时,作PE⊥CA的延长线于点E ,Q为边BC上一点,且AP=CQ,连接PQ交AC于D.请你在图(2)中补全图形并求DE的长.
②已知等边△ABC,当P为AB的延长线上一点时,作PE⊥射线AC于点E, Q为哪一个(①BC边上;②BC的延长线上;③CB的延长线上)一点,且AP=CQ,连接PQ交直线AC于点D,能使得DE的长度保持不变.( 直接写出答案的编号)
【答案】(1)DE=1;(2) ①正确补全图形见解析,② ②.
【解析】
(1)过P作PF∥BC交AC于F,得出等边三角形APF,推出AP=PF=QC,根据等腰三角形性质求出EF=AE,证△PFD≌△QCD,推出FD=CD,推出DEAC即可;
(2)①过点P作PF∥BC交CA的延长线与点F,由平行线的性质得出∠PFA=∠C.
再证明△APF为等边三角形,得到AP=PF.进一步得到AE=FE=.由SAS证明△FDP≌△CDQ,得到FD=CD=,根据线段的和差即可得到结论.
②如图,过P作直线PF∥BC交直线AC于F,通过证明△APF是等边三角形,得到AP=PF.进而得到EF=AE=AF.再由线段的和差即可得出结论.
(1)过P作PF∥BC交AC于F.
∵PF∥BC,△ABC是等边三角形,∴∠PFD=∠QCD,△APF是等边三角形,∴AP=PF=AF.
∵PE⊥AC,∴AE=EF.
∵AP=PF,AP=CQ,∴PF=CQ.
在△PFD和△QCD中,∵,∴△PFD≌△QCD(AAS),∴FD=CD.
∵AE=EF,∴EF+FD=AE+CD,∴AE+CD=DEAC.
∵AC=2,∴DE=1.
(2)①正确补全图形.
过点P作PF∥BC交CA的延长线与点F,∴∠PFA=∠C.
∵△ABC是等边三角形,∴∠BAC=∠C=60°,∴∠PFA=∠PAF=60°,∴△APF为等边三角形,∴AP=PF.
又∵PE⊥CA的延长线于点E,∴AE=FE=.
∵AP=CQ,∴PF=QC.
∵∠FDP=∠CDQ,∴△FDP≌△CDQ,∴FD=CD=,∴DE=DF﹣EF=.
② 答案为②.理由如下:
如图,过P作直线PF∥BC交直线AC于F,∴∠APF=∠ABC=60°.
∵∠A=60°,∴△APF是等边三角形,∴AP=PF.
∵AP=CQ,∴PF=QC.
∵PF∥BC,∴∠F=∠DCQ,∠FPD=∠Q.
在△DPF和△DQC中,∵∠F=∠DCQ,PF=QC,∠FPD=∠Q,∴△DPF≌△DQC,∴CD=DF=CF.
∵△APF是等边三角形,PE⊥AF,∴EF=AE=AF.
∵ED=EF﹣DF,∴ED=AF﹣CF=(AF﹣CF)=AC.
∵AC的长度不变,∴DE的长度保持不变.