Question

已知正方形ABCD的边长AB=k（k是正整数），等边三角形PAE的顶点P在正方形内，顶点E在边AB上，且AE=1．将等边三角形PAE在正方形内按如图中所示的方式，沿着正方形的边AB、BC、CD、DA、AB、…连续地翻转n次，使顶点P第一次回到原来的起始位置．
①如果k=1，那么顶点P第一次回到原来的起始位置时，△PAE沿正方形的边连续翻转的次数n=________；
②如果顶点P第一次回到原来的起始位置时，等边三角形PAE沿正方形的边连续翻转的次数是84，那么正方形ABCD的边长k=________．

Answer 1

12    7或21
分析：（1）正△PAE的顶点P在正方形内按图1中所示的方式连续地翻转，顶点P第一次回到原来的起始位置，实际上正方形周长和与三角形的周长和相等，正方形的周长=4k，三角形的周长=3，即找4k，3的最小公倍数，由此求出k=1，2，3时n的值；故当k是3的倍数时，n=4k；当k不是3的倍数时，n=12k．
（2）根据当k是3的倍数时，n=4k；当k不是3的倍数时，n=12k即可求得k的值．
解答：正△PAE的顶点P在正方形内按图1中所示的方式连续地翻转，顶点P第一次回到原来的起始位置，实际上正方形周长和与三角形的周长和相等，正方形的周长=4k，三角形的周长=3，即找4k，3的最小公倍数；
（1）当k=1时，4k，3的最小公倍数是12，故n=12；
（2）当k不是3的倍数时，84=12×7，则k=7；
当k是3的倍数时：84=4×21，则k=21．
点评：本题考查了等边三角形在正方形中的翻转中周长的最小公倍数问题，注意找到等量关系．