题目内容

5.如图①,∠MON=60°,点A,B为射线OM,ON上的动点(点A,B不与点O重合),且AB=$4\sqrt{3}$,在∠MON的内部、△AOB的外部有一点P,且AP=BP,∠APB=120°.
(1)求AP的长;
(2)求证:点P在∠MON的平分线上;
(3)如图②,点C,D,E,F分别是四边形AOBP的边AO,OB,BP,PA的中点,连接CD,DE,EF,FC,OP.当AB⊥OP时,请直接写出四边形CDEF周长的值.

分析 (1)过点P作PQ⊥AB于点Q.根据等腰三角形的“三线合一”的性质推知AQ=BQ=$\frac{1}{2}$AB,然后在直角三角形中利用特殊角的三角函数的定义可以求得AP的长度;
(2)作辅助线PS、PT(过点P分别作PS⊥OM于点S,PT⊥ON于点T)构建全等三角形△APS≌△BPT;然后根据全等三角形的性质推知PS=PT;最后由角平分线的性质推知点P在∠MON的平分线上;
(3)利用三角形中位线定理知四边形CDEF的周长的值是OP+AB,当AB⊥OP时,根据直角三角形中锐角三角函数的定义可以求得OP的长度.

解答 (1)解:过点P作PQ⊥AB于点Q.
∵PA=PB,∠APB=120°,AB=4$\sqrt{3}$
∴AQ=BQ=2$\sqrt{3}$,∠APQ=60°(等腰三角形的“三线合一”的性质),
在Rt△APQ中,sin∠APQ=$\frac{AQ}{AP}$
∴AP=$\frac{2\sqrt{3}}{sin60°}$=4;

(2)证明:过点P分别作PS⊥OM于点S,PT⊥ON于点T.
∴∠OSP=∠OTP=90°(垂直的定义); 
在四边形OSPT中,∠SPT=360°-∠OSP-∠SOB-∠OTP=360°-90°-60°-90°=120°,
∴∠APB=∠SPT=120°,
∴∠APS=∠BPT,
在△APS和△BPT中,
$\left\{\begin{array}{l}{∠ASP=∠BTP=90°}\\{∠APS=∠BPT}\\{AP=BP}\end{array}\right.$
∴△APS≌△BPT(AAS),
∴PS=PT(全等三角形的对应边相等)
∴点P在∠MON的平分线上;

(3)∵OP平分∠AOB,∠AOB=60°,OP⊥AB,
∴AQ=BQ=$\frac{1}{2}$AB=2$\sqrt{3}$,
∴OQ=$\frac{AQ}{tan30°}$=6,
同理:PQ=$\frac{AQ}{tan60°}$=2,
∴OP=8,
∵点C,D,E,F分别是四边形AOBP的边AO,OB,BP,PA的中点,
∴CD=EF=$\frac{1}{2}$AB,CF=DE=$\frac{1}{2}$OP,
∴四边形CDEF的周长为:8+4$\sqrt{3}$.

点评 本题综合考查了等腰三角形的性质、三角形中位线定理、解直角三角形以及全等三角形的判定与性质.解答该题时,利用了角平分线逆定理--到角两边的距离相等的点在角平分线上.

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