题目内容

【题目】如图,将线段AB绕点A逆时针旋转60°得AC,连接BC,作△ABC的外接圆⊙O,点P为劣弧上的一个动点,弦AB、CP相交于点D.

(1)求∠APB的大小;

(2)当点P运动到何处时,PD⊥AB?并求此时CD:CP的值;

(3)在点P运动过程中,比较PC与AP+PB的大小关系,并对结论给予证明.

【答案】(1)、120°;(2)、3:4;(3)、PC=AP+PB;证明过程见解析

【解析】

试题分析:(1)、先根据题意判断出△ABC是等边三角形,再根据圆内接四边形对角互补的性质可知∠APB+∠ACB=180°,进而可得出结论;(2)、连接PC,OA,OB,设⊙O的半径为r,则CP=2r,根据⊙O为等边△ABC的外接圆可求出∠OAB=30°,再根据直角三角形的性质可用r表示出OD,CD的值,进而得出结论;

(3)、在AP的延长线上取点Q,使PQ=PB,连接BQ,可判断出△BPQ是等边三角形,再根据全等三角形的判定定理得出△ABQ≌△CBP,由全等三角形的性质即可得出结论.

试题解析:(1)、∵AB=AC,∠BAC=60°, ∴△ABC是等边三角形,∵∠APB+∠ACB=180°,∴∠APB=120°

(2)、当点P运动到的中点时,PD⊥AB, 如图1,连接PC,OA,OB,设⊙O的半径为r,则CP=2r,

又∵⊙O为等边△ABC的外接圆, ∴∠OAB=30°, 在Rt△OAD中, ∵OD=OA=,

∴CD=+r=, ∴CD:CP=:2r=3:4;

(3)、PC=AP+PB

方法一: 如图2,在AP的延长线上取点Q,使PQ=PB,连接BQ, ∵∠APB=120°,

∴∠BPQ=60°, ∴△BPQ是等边三角形, ∴PB=BQ, ∵∠CBP=∠CBA+∠ABP=60°+∠ABP,

∠ABQ=∠QBP+∠ABP=60°+∠ABP, ∴∠ABQ=∠CBP, 在△ABQ和△CBP中,PB=QB,∠CBP=∠ABQ,CB=AB, ∴△ABQ≌△CBP, ∴CP=AQ=AP+PQ=AP+PB,即PC=AP+PB;

方法二:如图3,B为圆心,BP为半径画圆交CP于点M,连接BM, ∵∠CPB=60°,

∴△PBM是等边三角形, ∵∠CMB=120°, ∴∠CMB=∠APB, ∴△APB≌△CMB, ∴PC=AP+PB;

方法三:(略证)如图4,以A为圆心,A为半径画圆交CP于N,连接AN,

先证△APN是等边三角形,再证△ANC≌△APB, 从而PC=AP+PB.

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