Question

【题目】如图1，点在正方形的对角线上，正方形的边长是，的两条直角边分别交边于点．

（1）操作发现：如图2，固定点，使绕点旋转，当时，四边形是正方形．

填空：①当时，四边形的边长是_____；

②当（是正实数）时，四边形的面积是______；

（2）猜想论证：如图3，将四边形的形状改变为矩形，，，点在矩形的对角线，的两条直角边分别交边于点，固定点，使绕点旋转，则______；

（3）拓展探究：如图4，当四边形满足条件：，，时，点在对角线上，分别交边于点，固定点，使绕点旋转，请探究的值，并说明理由．

Answer 1

【答案】（1）①；②；（2）；（3），理由见解析

【解析】

（1）①先判定△PMC∽△ABC，再根据相似三角形的对应边成比例进行求解；②先用①中的方法求得正方形PMCN的边长；
（2）先过P作PG⊥BC于G，作PH⊥CD于H，判定△PGM∽△PHN，再根据相似三角形的性质以及平行线分线段成比例定理进行推导计算即可；
（3）先过P作PG∥AB，作PH∥AD，并结合条件∠B+∠D=180°，判定△PGM∽△PHN，再根据相似三角形的性质以及平行线分线段成比例定理进行推导计算即可．

（1）①

，，，，，，，，即，，

∵四边形是正方形，∴四边形的边长是．

②

当时，，，，∴四边形的面积为．

（2）

如图，

过点作于点，于点，则，，又，，，．由，，得，，，，即，．

（3）．理由如下：

如图，过点作交于点，交于点，则，

，，

即，

，

，，

又，，

，．

由，，得，，

，

即，．