题目内容

【题目】在△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,点P是△ABC内一点,且.连接PB,试探究PA,PB,PC满足的等量关系.

图1 图2

(1)当α=60°时,将△ABP绕点A逆时针旋转60°得到,连接,如图1所示.

由≌可以证得是等边三角形,再由可得∠APC的大小为 度,进而得到是直角三角形,这样可以得到PA,PB,PC满足的等量关系为 ;

(2)如图2,当α=120°时,请参考(1)中的方法,探究PA,PB,PC满足的等量关系,并给出证明;

(3)PA,PB,PC满足的等量关系为 .

【答案】(1)150, (2)证明见解析(3)

【解析】试题分析:(1)根据旋转变换的性质得到△PAP′为等边三角形,得到∠P′PC=90°,根据勾股定理解答即可;

(2)如图2,作将△ABP绕点A逆时针旋转120°得到△ACP′,连接PP′,作AD⊥PP′于D,根据余弦的定义得到PP′=PA,根据勾股定理解答即可;

(3)与(2)类似,根据旋转变换的性质、勾股定理和余弦、正弦的关系计算即可.

试题解析:

解:(1)∵△ABP≌△ACP′,

∴AP=AP′,

由旋转变换的性质可知,∠PAP′=60°,P′C=PB,

∴△PAP′为等边三角形,

∴∠APP′=60°,

∵∠PAC+∠PCA=×60° =30°,

∴∠APC=150°,

∴∠P′PC=90°,

∴PP′2+PC2=P′C2,

∴PA2+PC2=PB2,

故答案为:150,PA2+PC2=PB2;

(2)如图,作°,使,连接, .过点A作AD⊥于D点.

∵°,

即,

∴.

∵AB=AC, ,

∴.

∴, °.

∵AD⊥,

∴°.

∴在Rt 中, .

∴.

∵°,

∴°.

∴°.

∴在Rt 中, .

∴;

(3)如图2,与(2)的方法类似,

作将△ABP绕点A逆时针旋转α得到△ACP′,连接PP′,

作AD⊥PP′于D,

由旋转变换的性质可知,∠PAP′=α,P′C=PB,

∴∠APP′=90°-,

∵∠PAC+∠PCA=,

∴∠APC=180°-,

∴∠P′PC=(180°-)-(90°-)=90°,

∴PP′2+PC2=P′C2,

∵∠APP′=90°-,

∴PD=PAcos(90°-)=PAsin,

∴PP′=2PAsin,

∴4PA2sin2+PC2=PB2,

故答案为:4PA2sin2+PC2=PB2.

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