题目内容

【题目】等腰△ABC 中,AB=AC,∠BAC=120°,点 P 为平面内一点.

(1)如图 1,当点 P 在边 BC 上时,且满足∠APC=120°,求的值;

(2)如图 2,当点 P 在△ABC 的外部,且满足∠APC+∠BPC=90°,求证:BP=AP;

(3)如图 3,点 P 满足∠APC=60°,连接 BP,若 AP=1,PC=3,直接写出BP 的长度.

【答案】(1)2;(2)见解析;(3) 2或.

【解析】

(1)由∠BAC=120°,AB=AC,推出∠B=∠C=30°,由∠APC=120°,推出∠PAC=∠C=30°,推出PC=PA,∠PAB=90°,推出PB=2PA,可得 PB=2PC解决问题;

如图 2中,将线段AP绕点 A顺时针旋转120°得到线段AF,连接PF, BF,BF交 PC于点 H.想办法证明PB=PF即可解决问题;

(3)分两种情形分别求解即可解决问题.

(1)如图1中,∵∠BAC=120°,AB=AC,

∴∠B=∠C=30°,

∵∠APC=120°,

∴∠PAC=∠C=30°,

∴PC=PA,∠PAB=90°,

∴PB=2PA,

∴PB=2PC,

∴=2;

(2)如图2中,将线段AP绕点A顺时针旋转120°得到线段AF,连接PF,BF,BF交PC于点H,

∵∠BAC=∠PAF=120°,

∴∠PAC=∠BAF,

∵AB=AC,AF=AP,

∴△ABF≌△ACP(SAS),

∠APC=∠AFB,

设∠APC=α,则∠AFB=α,∠PFB=30°+α,∠BPC=90°﹣α

∵∠PHB=∠HPF+∠PFH=(30°﹣α)+(30°+α)=60°,

∴∠PBH=180°﹣(90°﹣α﹣60°)=30°+α,

∴∠PBF=∠PFB,

∴PB=PF,

在△PAF中,易知PF=PA,

∴PB=PA;

(3)①如图3﹣1中,当点P在△ABC外部时,将线段AP绕点A顺时针旋转 120°得到线段AF,连接PF,BF,

则△ABF≌△ACP(SAS),

∴∠AFB=∠APC=60°,BF=PC=3,

∵∠AFP=30°,

∴∠BFP=90°,

∵PA=AF=1,∠PAF=120°,

∴PF=,

∴PB==2;

②如图3﹣2中,当点P在△ABC内部时,将线段AP绕点A逆时针旋转120° 得到AH,连接PH,HC.作HM⊥PC于M,

则△BAP≌△CAH(SAS),

∴PB=CH,

∵∠PAH+∠APC=120°+60°=180°,

∴AH∥PC,

∴∠AHP=∠HPM=30°,

∴HM=PH=,

∴PM=HM=,

∵PC=3,

∴CM=PM=,

∵HM⊥PC,

∴HC=PH= ,

∴PB=,

综上所述,满足条件的 PB 的值为 2或.

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