题目内容

在四边形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,点P是在线段BC上任意一点(与点B不重合),∠BPE=
1
2
∠BCA,PE交BO于点E,过点B作BF⊥PE,垂足为F,交AC于点G.
(1)若ABCD为正方形,
①如图(1),当点P与点C重合时.△BOG是否可由△POE通过某种图形变换得到?证明你的结论;
②结合图(2)求
BF
PE
的值;
(2)如图(3),若ABCD为菱形,记∠BCA=α,请探究并直接写出
BF
PE
的值.(用含α的式子表示)
分析:(1)△BOG可由△POE绕点O顺时针旋转90°得到,求出△BOG≌△POE即可;
(2)作PM∥AC交BG于M,交BO于N,求出证△BMN≌△PEN,推出BM=PE,证△BPF≌△MPF,推出BF=FM,即可求出答案;
(3)作PM∥AC交BG于M,交BO于N,求出证△BMN≌△PEN,推出BM=PE,证△BPF∽△MPF,得出比例式,根据锐角三角形函数的定义即可求出答案.
解答:(1)△BOG可由△POE绕点O顺时针旋转90°得到.
证明:如图1,∵四边形ABCD是正方形,P与C重合,
∴OB=OP,∠BOC=∠BOG=90°.
∵PF⊥BG,∠PFB=90°,
∴∠GBO=90°-∠BGO,
∠EPO=90°-∠BGO,
∴∠GBO=∠EPO,
在△BOG和△POE中
∠GBO=∠OCE
OB=OC
∠BOG=∠COE

∴△BOG≌△POE.
∴OE=OG,
又∵∠EOG=90°,
∴将线段OE绕点O顺时针旋转90°就得到OG.
又∵OB=OP,∠POB=90°,
∴将线段OP绕点O顺时针旋转90°就得到OB.
∴△BOG可由△POE绕点O顺时针旋转90°得到.

(2)如图2,作PM∥AC交BG于M,交BO于N,
∴∠PNE=∠BOC=90°,∠BPN=∠OCB,
∵∠OBC=∠OCB=45°,∴∠NBP=∠NPB,
∴NB=NP.
∵∠MBN=90°-∠BMN,∠NPE=90°-∠BMN,
∴∠MBN=∠NPE,
在△BMN和△PEN中
∠MBN=∠NPE
NB=NP
∠MNB=∠ENP

∴△BMN≌△PEN,
∴BM=PE.
∵∠BPE=
1
2
∠ACB,∠BPN=∠ACB,
∴∠BPF=∠MPF.
∵PF⊥BM,∴∠BFP=∠MFP=90°.
又∵在△BPF和△MPF中
∠BPF=∠MPF
PF=PF
∠BFP=∠MFP

∴△BPF≌△MPF,
∴BF=MF,即BF=
1
2
BM,
∴BF=
1
2
PE,即
BF
PE
=
1
2
.


(3)如图2,过P作PM∥AC交BG于M,交BO于N,
∴∠BPN=∠BCA,
∵∠BPE=
1
2
∠BCA,
∴∠BPF=∠MPF,
∵PF⊥BG,
∴∠BFP=∠MFP,
在△BFP和△MFP中
∠BFP=∠MFP
PF=PF
∠BPF=∠MPF

∴△BFP≌△MFP(ASA),
∴BF=FM,
即BF=
1
2
BM,
∵四边形ABCD是菱形,
∴DB⊥AC,
∵PM∥AC,
∴∠BPN=∠ACB=α,∠PNE=∠BOC=90°,
∴∠BNM=90°
∵∠PFM=90°,
∴∠MBN+∠BMN=90°,∠MPF+∠BMN=90°,
∴∠MBN=∠NPE,
∵∠BNM=∠ENP,
∴△BMN∽△PEN.
∴
BM
PE
=
BN
PN
,
∵tanα=
BN
PN
=
BM
PE
=
2BF
PE
,
∴
BF
PE
=
1
2
tanα.
点评:本题考查了正方形性质,旋转的性质,全等三角形的性质和判定,锐角三角函数的定义等知识点的应用,题目综合性比较强,难度偏大.
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