题目内容
12.已知,如图①,在Rt△ACB中,∠ACB=90°,AC=3,BC=4,点P为线段BC上的一动点(不运动到C,B两点)过点P作PQ⊥BC交AB于点Q,在AC边上取一点D,使QD=QP,连结DP,设CP=x(1)求QP的长,用含x的代数式表示.
(2)当x为何值时,△DPQ为直角三角形?
(3)记点D关于直线PQ的对称点为点D′.
①当点D′落在AB边上时,求x的值;
②在①的条件下,如图②,将此时的△DPQ绕点P顺时针旋转一个角度α(0°<α<∠DPB),在旋转过程中,设DP所在的直线与直线AB交于点M,与直线AC交于点N,是否存在这样的M,N两点,使△AMN为等腰三角形?若存在,求出此时AN的长;若不存在,请说明理由.
分析 (1)由PQ∥AC,得$\frac{PQ}{AC}$=$\frac{PB}{BC}$,列出方程即可解决问题.
(2)因为△DPQ为直角三角形,由题意只有∠DQP=90°,如图2中,首先证明四边形PCDQ是正方形,由PQ∥AC,得$\frac{PQ}{AC}$=$\frac{PB}{BC}$,列出方程即可解决问题.
(3)①当点D′落在AB边上时,如图3中,设PQ与DD′交于点H.作D$′\\;M⊥BC$于M.由△QHD′∽△ACB,得$\frac{QD′}{AB}$=$\frac{QH}{AC}$,由D′M∥AC,得到$\frac{D′M}{AC}$=$\frac{BM}{BC}$,求出D′M,列出方程即可解决问题.
②由题意只有旋转到如图位置时,△AMN是等腰三角形,此时AN=AM.首先证明PA平分∠BAC,再根据△ACP∽△APN,得$\frac{AC}{AP}$=$\frac{AP}{AN}$,列出方程即可解决问题.
解答 解:(1)如图1中,![]()
∵PQ⊥BC,
∴∠QPB=∠C=90°,
∴PQ∥AC,
∴$\frac{PQ}{AC}$=$\frac{PB}{BC}$,
∴$\frac{PQ}{3}$=$\frac{4-x}{4}$,
∴PQ=$\frac{3}{4}$(4-x).
(2)因为△DPQ为直角三角形,由题意只有∠DQP=90°,如图2中,![]()
∵∠DQP=∠C=∠QPC=90°,
∴四边形PCDQ是矩形,
∵DQ=PQ,
∴四边形PCDQ是正方形,
∵∴PQ∥AC,
∴$\frac{PQ}{AC}$=$\frac{PB}{BC}$,
∴$\frac{x}{3}$=$\frac{4-x}{4}$,
∴x=$\frac{12}{7}$,
∴当x=$\frac{12}{7}$时,△PDQ是直角三角形.
(3)①当点D′落在AB边上时,如图3中,设PQ与DD′交于点H.作D$′\\;M⊥BC$于M.![]()
∵∠QHD′=∠C=90°,∠HD′Q=∠B,
∴△QHD′∽△ACB,
∴$\frac{QD′}{AB}$=$\frac{QH}{AC}$,
∵D′M∥AC,
∴$\frac{D′M}{AC}$=$\frac{BM}{BC}$,
∴$\frac{D′M}{3}$=$\frac{4-2x}{4}$,
∴D′M=3-$\frac{3}{2}$x,
∴QH=PQ-PH=3-$\frac{3}{4}x$-3+$\frac{3}{2}$x=$\frac{3}{4}$x,
∴$\frac{3-\frac{3}{4}x}{5}$=$\frac{\frac{3}{4}x}{3}$,
∴x=$\frac{3}{2}$.
∴x=$\frac{3}{2}$时,点D′落在AB边上.
②由题意只有旋转到如图位置时,△AMN是等腰三角形,此时AN=AM.![]()
作PH⊥AB于H,
∵PC=$\frac{3}{2}$,
∴PB=BC-PC=4-$\frac{3}{2}$=$\frac{5}{2}$,
∵sin∠ABC=$\frac{PH}{PB}$=$\frac{AC}{AB}$,
∴$\frac{PH}{\frac{5}{2}}$=$\frac{3}{5}$,
∴PH=$\frac{3}{2}$,
∴PC=PH,∵PC⊥AC,PH⊥AB,
∴PA平分∠BAC,
∵AN=AM,
∴AP⊥MN,
∵∠PAC=∠PAN,∠ACP=∠APN,
∴△ACP∽△APN,
∴$\frac{AC}{AP}$=$\frac{AP}{AN}$,
∴$\frac{3}{\sqrt{{3}^{2}+(\frac{3}{2})^{2}}}$=$\frac{\sqrt{{3}^{2}+(\frac{3}{2})^{2}}}{AN}$,
∴AN=$\frac{15}{4}$.
点评 本题考查几何变换综合题、相似三角形的判定和性质、勾股定理、等腰三角形的判定和性质等知识,解题的关键是灵活应用相似三角形解决问题,学会把问题转化为方程去思考,属于中考压轴题.
| A. | -13 | B. | 13 | C. | 2 | D. | -2 |
| A. | 2x2-5x+1 | B. | 2x2-5x-1 | C. | 2x2+5x+1 | D. | 2x2+5x-1 |