题目内容

【题目】问题:如图①,在等边三角形ABC内有一点P,且PA=2,PB=,PC=1,求∠BPC的度数和等边三角形ABC的边长.

李明同学的思路是:将△BPC绕点B逆时针旋转60°,画出旋转后的图形(如图②),连接PP′,可得△P′PB是等边三角形,而△PP′A又是直角三角形(由勾股定理的逆定理可证),可得∠AP′B= °,所以∠BPC=∠AP′B= °,还可证得△ABP是直角三角形,进而求出等边三角形ABC的边长为 ,问题得到解决.

(1)根据李明同学的思路填空:∠AP′B= °,∠BPC=∠AP′B= °,等边三角形ABC的边长为 .

(2)探究并解决下列问题:如图③,在正方形ABCD内有一点P,且PA=,PB=,PC=1.求∠BPC的度数和正方形ABCD的边长.

【答案】(1)∠AP′B=150°,∠BPC=∠AP′B=150°,等边三角形ABC的边长为;(2)∠BPC=135°,正方形ABCD的边长为.

【解析】

根据旋转得出AP′=CP=1,BP′=BP=,∠PBC=∠P′BA,∠AP′B=∠BPC,求出∠ABP′+∠ABP=60°,得到等边△BPP′,推出PP′=,∠BP′P=60°,求出∠AP′P=90°即可求出∠BPC;过点B作BM⊥AP′,交AP′的延长线于点M,由∠MP′B=30°,求出BM=,P′M=,根据勾股定理即可求出答案;

(2)求出∠BEP=(180°-90°)=45°,根据勾股定理的逆定理求出∠AP′P=90°,推出∠BPC=∠AEB=90°+45°=135°;过点B作BF⊥AE,交AE的延长线于点F,求出FE=BF=1,AF=2,关键勾股定理即可求出AB.

(1)∵等边△ABC,

∴∠ABC=60°,

将△BPC绕点B逆时针旋转60°得出△ABP′,

∴AP′=CP=1,BP′=BP=,∠PBC=∠P′BA,∠AP′B=∠BPC,

∵∠PBC+∠ABP=∠ABC=60°,

∴∠ABP′+∠ABP=∠ABC=60°,

∴△BPP′是等边三角形,

∴PP′=,∠BP′P=60°,

∵AP′=1,AP=2,

∴AP′2+PP′2=AP2,

∴∠AP′P=90°,

∴∠BPC=∠AP′B=90°+60°=150°,

过点B作BM⊥AP′,交AP′的延长线于点M,

∴∠MP′B=30°,BM=,

由勾股定理得:P′M=,

∴AM=1+=,

由勾股定理得:AB=,

故答案为:150°,.

(2)将△BPC绕点B逆时针旋转90°得到△AEB,

与(1)类似:可得:AE=PC=1,BE=BP=,∠BPC=∠AEB,∠ABE=∠PBC,

∴∠EBP=∠EBA+∠ABP=∠ABC=90°,

∴∠BEP=(180°-90°)=45°,

由勾股定理得:EP=2,

∵AE=1,AP=,EP=2,

∴AE2+PE2=AP2,

∴∠AEP=90°,

∴∠BPC=∠AEB=90°+45°=135°,

过点B作BF⊥AE,交AE的延长线于点F;

∴∠FEB=45°,

∴FE=BF=1,

∴AF=2;

∴在Rt△ABF中,由勾股定理,得AB=;

∴∠BPC=135°,正方形边长为.

答:∠BPC的度数是135°,正方形ABCD的边长是.

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