题目内容

如图,P是边长为1的正方形ABCD对角线AC上一动点(P与A、C不重合),点E在射线BC上,且PE=PB.

(1)求证:① PE=PD ; ② PE⊥PD;

(2)设AP=x, △PBE的面积为y.

① 求出y关于x的函数关系式,并写出x的取值范围;

② 当x取何值时,y取得最大值,并求出这个最大值.

(1)证法一:

① ∵ 四边形ABCD是正方形,AC为对角线,

∴ BC=DC, ∠BCP=∠DCP=45°.    

∵ PC=PC,

∴ △PBC≌△PDC (SAS).       

∴ PB= PD, ∠PBC=∠PDC.      

又∵ PB= PE ,

∴ PE=PD.      

② (i)当点E在线段BC上(E与B、C不重合)时,

∵ PB=PE,

∴ ∠PBE=∠PEB,

∴ ∠PEB=∠PDC,

∴ ∠PEB+∠PEC=∠PDC+∠PEC=180°,

∴ ∠DPE=360°-(∠BCD+∠PDC+∠PEC)=90°,

∴ PE⊥PD.  

(ii)当点E与点C重合时,点P恰好在AC中点处,此时,PE⊥PD.

(iii)当点E在BC的延长线上时,如图.

∵ ∠PEC=∠PDC,∠1=∠2,

∴ ∠DPE=∠DCE=90°,

∴ PE⊥PD.

综合(i)(ii)(iii), PE⊥PD

(2)① 过点P作PF⊥BC,垂足为F,则BF=FE.

∵ AP=x,AC=,

∴ PC=- x,PF=FC=.

   BF=FE=1-FC=1-()=.

∴ S△PBE=BF?PF=().  

即    (0<x<).    

② .  

∵ <0,

∴ 当时,y最大值.         

(1)证法二:① 过点P作GF∥AB,分别交AD、BC于G、F. 如图所示.

∵ 四边形ABCD是正方形,

∴ 四边形ABFG和四边形GFCD都是矩形,

△AGP和△PFC都是等腰直角三角形.

∴ GD=FC=FP,GP=AG=BF,∠PGD=∠PFE=90°.

又∵ PB=PE,

∴ BF=FE,

∴ GP=FE,

∴ △EFP≌△PGD (SAS).        

∴ PE=PD.                     

② ∴ ∠1=∠2.

∴ ∠1+∠3=∠2+∠3=90°.

∴ ∠DPE=90°.

∴ PE⊥PD.                    

(2)①∵ AP=x,

∴ BF=PG=,PF=1-.    

∴ S△PBE=BF?PF=(). 

即    (0<x<). 

② . 

∵ <0,

∴ 当时,y最大值.   

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