题目内容

已知正方形ABCD,点P是对角线AC所在直线上的动点,点E在DC边所在直线上,且随着点P的运动而运动,PE=PD总成立.

(1)如图,当点P在对角线AC上时,请你通过测量、观察,猜想PE与PB有怎样的关系?(直接写出结论不必证明);

(2)如图,当点P运动到CA的延长线上时,(1)中猜想的结论是否成立?如果成立,请给出证明;如果不成立,请说明理由;

(3)如图,当点P运动到CA的反向延长线上时,请你利用图画出满足条件的图形,并判断此时PE与PB有怎样的关系?(直接写出结论不必证明)

答案:
解析:

  (1)①PE=PB,②PE⊥PB.(2分)

  (2)(1)中的结论成立.

  ①∵四边形ABCD是正方形,AC为对角线,

  ∴CD=CB,∠ACD=∠ACB.(3分)

  又PC=PC,

  ∴△PDC≌△PBC.(4分)

  ∴PD=PB.(5分)

 ∵ PE=PD,

 ∴PE=PB.(6分)

  ②法一:由①,得△PDC≌△PBC.

  ∴∠PDC=∠PBC.(7分)

  又PE=PD,

  ∴∠PDE=∠PED.(8分)

  ∴∠PDE+∠PDC=∠PEC+∠PBC=180°.

  ∴∠EPB=360°-(∠PEC+∠PBC+∠DCB)=90°.(9分)

  ∴PE⊥PB.(10分)

  法二:过点P作PM∥BC交CD的延长线于点M,

  过点P作PN∥DC交CB的延长线于点N.

  ∴四边形PMCN为平行四边形.

  又∠MCN=90°,

  ∴四边形PMCN为矩形.

  ∵∠MCA=∠NCA,

  ∴四边形PMCN为正方形.

  ∴MP=NP,∠NPM=90°.(8分)

  又由①,得PE=PB.

  ∴Rt△PEM≌Rt△PBN.(9分)

  ∴∠MPE=∠NPB.

  ∴∠EPB=∠MPE+∠MPB=∠NPB+∠MPB=∠NPM=90°.

  ∴PE⊥PB.(10分)

  法三:过点P作PM⊥DC交CD的延长线于点M,

  过点P作PN⊥BC交CB的延长线于点N.

  又∠MCN=90°,

  ∴四边形PMCN为矩形.

  又∠MCA=∠NCA,

  ∴四边形PMCN为正方形.

  ∴MP=NP,∠NPM=90°.

  又由①,得PB=PE,

  ∴Rt△PEM≌Rt△PBN.

  ∴∠MPE=∠NPB.

  ∴∠EPB=∠MPE+∠MPB=∠NPB+∠MPB=∠NPM=90°.

  ∴PE⊥PB.

  法四:过点P作PM⊥DC交CD的延长线于点M,延长BA交PM于点F,易得四边形FMCB为矩形.

  ∴∠BFM=90°.

  ∴∠MPB+∠PBF=90°.

  ∵PE=PD,AD∥MP,

  ∴∠EPM=∠DPM=∠ADP.

  由①,得△PDA≌△PBA.
  ∴∠PBF=∠PDA=∠EPM.

  ∴∠EPB=∠MPB+∠EPM=∠MPB+∠PBA=90°.

  ∴PE⊥PB.

  法五:过点P作PM⊥DC交CD的延长线于点M.

  ∴PM∥BC.

  ∴∠MPB+∠PBC=180°.

  ∵∠ABC=90°,

  ∴∠MPB+∠PBA=90°.

  ∵PE=PD,AD∥MP,

  ∴∠EPM=∠DPM=∠ADP.

  由①,得△PDA≌△PBA,

  ∴∠PBA=∠ADP=∠EPM.

  ∴∠EPB=∠MPB+∠EPM=∠MPB+∠PBA=90°.

  ∴PE⊥PB.

  (3)正确画出图形.(12分)

  结论:①PE=PB,②PE⊥PB.(14分)


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