题目内容

【题目】问题发现:

(1)如图1,在Rt△ABC中,∠BAC=30°,∠ABC=90°,将线段AC绕点A逆时针旋转,旋转角α=2∠BAC, ∠BCD的度数是  ;线段BD,AC之间的数量关系是  .

类比探究:

(2)在Rt△ABC中,∠BAC=45°,∠ABC=90°,将线段AC绕点A逆时针旋转,旋转角α=2∠BAC,请问(1)中的结论还成立吗?;

拓展延伸:

(3)如图3,在Rt△ABC中,AB=2,AC=4,∠BDC=90°,若点P满足PB=PC,∠BPC=90°,请直接写出线段AP的长度.

【答案】(1)120°,BD=AC;(2)不成立,理由详见解析;(3)或.

【解析】

(1)过点D作DE⊥BC,通过线段之间的转换得到AC与DE之间的关系,在直角三角形BDE中通过BD与DE的关系,得到BD,AC之间的关系.

(2)类比(1)的解法,找线段之间的关系.

(3)分情况进行讨论,画出符合题意得图形进行求解.

解:(1)如图3,过点D作DE⊥BC,垂足为E,设BC=m.

在Rt△ABC中,∠BAC=30°,由BC=AB·tan30°,BC=AC·sin30°,得AC=2m,BC=m,

∵AC=AD,∠CAD=2×30°=60°,∴△ACD为等边三角形,∴∠ACD=60°,CD=AC=2m,

∴∠BCD=60°×2=120°,在Rt△DEC中,∠DCE=180°-120°=60°,DC=2m,∴CE=CD·cos60°=m,DE=CE·tan60°=m,∴在Rt△BED中,BD==,

∴==,故BD=AC.故答案为:120°;BD=AC.

(2)不成立,理由如下:

设BC=n,在Rt△ABC中,∠BAC=45°,∠ABC=90°,∴BC=AB=m,AC=BC=n,

∵AC=AD,∠CAD=90°,∴△CAD为等腰直角三角形,∴∠ACD=45°,CD=AC= 2n,

∴∠BCD=2×45°=90°,在Rt△BCD中,BD==,

∴==,,故BD=AC.答案为:90°;BD=AC.故结论不成立.

(3)AP的长为或.;解答如下:

∵PB=PC,∴点P在线段BC的垂直平分线上,∵∠BAC=∠BCP=90°,故A、B、C、P四点共圆,以线段BC的中点为圆心构造⊙O,如图4,图5,分类讨论如下:

①当点P在直线BC上方时,如图4,作PM⊥AC,垂足为M,设PM=x.

∵PB=PC,∠BPC=90°,∴△PBC为等腰直角三角形,∴∠PBC=45°,

∵∠PAC=∠PBC=45°,∴△AMP为等腰直角三角形,∴AM=PM=x,AP=PM=x,

在Rt△ABC中,AB=2,AC=4,∴BC==,∴PC=BC·sin45°=,

在Rt△PMC中,∵∠PMC=90°,PM=x,PC=,CM=4-x,∴,

解得:,(舍),∴AP==;

②当点P在直线BC的下方时,如图5,作PN⊥AB的延长线,垂足为N,设PN=y.

同上可得PB=,△PAN为等腰三角形,∴AN=PN=y,∴BN=y-2,

在Rt△PNB中,∵∠PNB=90°,PN=y,BN=y-2,PB=,∴,

解得:,(舍),∴AP==.故AP的长度为:或.

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