题目内容

【题目】如图,已知△ABC中,∠ACB=90°,AC=1,BC=2,CD平分∠ACB交边AB与点D,P是射线CD上一点,联结AP.

(1)求线段CD的长;

(2)当点P在CD的延长线上,且∠PAB=45°时,求CP的长;

(3)记点M为边AB的中点,联结CM、PM,若△CMP是等腰三角形,求CP的长.

【答案】(1);(2);(3)CP的长是或或.

【解析】分析:(1)作辅助线,证明四边形ECFD是正方形,设DF=x,则CF=x,BF=2﹣x,由△BDF∽△BAC,得,可得CD的长;

(2)如图2,作辅助线,构建全等三角形,先根据C、B、P、A四点共圆,得∠APB=90°,可知AP=BP,由角平分线性质得:PM=PN,根据HL证明Rt△PMA≌Rt△PNB(HL),得AM=BN,设AM=x,则PM=CM=x+1,CN=2﹣x,由CM=CN列方程可得x的值,可得CD的长;

(3)存在三种情况:

①当PM=CM时,如图3,同理作出辅助线,根据△PCM是等腰直角三角形,可得CP的长;

②先根据勾股定理求AB=,根据直角三角形斜边中线等于斜边一半可得CP的长;

③由△CPN∽△CMH,列比例式结合①可得CP的长.

详解:(1)如图1,过D作DE⊥AC于E,DF⊥BC于F.

∵DF平分∠ACB,∠ACB=90°,∴DE=DF.

∵∠DEC=∠ACB=∠CFD=90°,

∴四边形ECFD是正方形.

设DF=x,则CF=x,BF=2﹣x.

∵DF∥AC,∴△BDF∽△BAC,

∴,∴x=.

∵△CDE是等腰直角三角形,∴CD=;

(2)如图2.∵∠PAB=∠PCB=45°,

∴C、B、P、A四点共圆,∴∠ACB+∠APB=180°.

∵∠ACB=90°,∴∠APB=90°,

∴△APB是等腰直角三角形,∴AP=BP.

过P作PM⊥AC于M,PN⊥BC于N,连接PB.

∵PM=PN,∴R△PMA≌Rt△PNB(HL),∴AM=BN.

由(1)知:四边形MCNP是正方形,∴CM=CN.

设AM=x,则PM=CM=x+1,CN=2﹣x,

∴x+1=2﹣x,x=,∴CM=,∴CP=;

(3)若△CMP是等腰三角形,存在三种情况:

①当PM=CM时,如图3,同理作出辅助线.

∵∠PCN=45°,∴△PCM是等腰直角三角形,∴CN=PN,

同(2)得:CP=;

②Rt△ACB中,AC=1,BC=2,∴AB=.

∵M是AB的中点,∴CM=CP=AB=;

③作CM的中垂线交CD于P,则CP=PM,过M作MH⊥CD于H.

由①知:CG(就是CP=)=,CH=.

∵△CPN∽△CMH,∴=,CP=.

综上所述:CP的长是或或.

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