题目内容

【题目】如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=3,BC=4,动点P在线段BC上,点Q在线段AB上,且PQ=BQ,延长QP交射线AC于点D.

(1)求证:QA=QD;

(2)设∠BAP=α,当2tanα是正整数时,求PC的长;

(3)作点Q关于AC的对称点Q′,连结QQ′,AQ′,DQ′,延长BC交线段DQ′于点E,连结AE,QQ′分别与AP,AE交于点M,N(如图2所示).若存在常数k,满足kMN=PEQQ′,求k的值.

【答案】(1)证明见解析(2)PC的长为或(3)8

【解析】

(1)由等腰三角形的性质得出∠B=∠BPQ=∠CPD,由直角三角形的性质得出∠BAC=∠D,即可得出结论;

(2)过点P作PH⊥AB于H,设PH=3x,BH=4x,BP=5x,由题意知tanα=1或,当tanα=1时,HA=PH=3x,与勾股定理得出3x+4x=5,解得x=,即可求出PC长;

当tanα=时,HA=2PH﹣6x,得出6x+4x=5,解得x=,即可求出PC长;

(3)设QQ′与AD交于点O,由轴对称的性质得出AQ′=AQ=DQ=DQ′,得出四边形AQDQ′是菱形,由菱形的性质得出QQ′⊥AD,AO=AD,证出四边形BEQ'Q是平行四边形,得出QQ′=BE,设CD=3m,则PC=4m,AD=3+3m,即QQ′﹣BE=4m+4,PE=8m,由三角函数得出=tan∠PAC=,即可得出结果.

(1)证明:∵PQ=BQ,

∴∠B=∠BPQ=∠CPD,

∵∠ACB=∠PCD=90°,

∴∠A+∠BAC=90°,∠D+∠CPD=90°,

∴∠BAC=∠D,

∴QA=QD;

(2)解:过点P作PH⊥AB于H,如图1所示:

设PH=3x,BH=4x,BP=5x,

由题意得:tan∠BAC=,∠BAP<∠BAC,

∴2tanα是正整数时,tanα=1或,

当tanα=1时,HA=PH=3x,

∴3x+4x==5,

∴x=,

即PC=4﹣5x=;

当tanα=时,HA=2PH﹣6x,

∴6x+4x=5,

∴x=,

即PC=4﹣5x=;

综上所述,PC的长为或;

(3)解:设QQ′与AD交于点O,如图2所示:

由轴对称的性质得:AQ′=AQ=DQ=DQ′,

∴四边形AQDQ′是菱形,

∴QQ′⊥AD,AO=AD,

∵BC⊥AC,

∴QQ′∥BE,

∵BQ∥EQ′,

∴四边形BEQ'Q是平行四边形,

∴QQ′=BE,

设CD=3m,则PC=4m,AD=3+3m,

即QQ′﹣BE=4m+4,PE=8m,

∵=tan∠PAC=,

∴=,

即MN=2MO=4m(1+m),

∴k===8.

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