题目内容
1.正方形ABCD中,点O是对角线AC的中点,P是对角线AC上一动点,过点P作PF⊥CD于点F,如图1,当点P与点O重合时,显然有DF=CF.(1)如图2,若点P在线段AO上(不与点A、O重合),PE⊥PB且PE交CD于点E.
①求证:DF=EF;
②写出线段PC、PA、CE之间的一个等量关系,并证明你的结论;
(2)若点P在线段OC上(不与点O、C重合),PE⊥PB且PE交直线CD于点E.请完成图3并判断(1)中的结论①、②是否分别成立?若不成立,写出相应的结论.(所写结论均不必证明)
分析 (1)由正方形的性质证得△BQP≌△PFE,从而得到DF=EF,由于△PCF和△PAG均为等腰直角三角形,故有PA=$\sqrt{2}$PG,PC=$\sqrt{2}$CF,易得PA=$\sqrt{2}$EF,进而得到PC、PA、CE满足关系为:PC=$\sqrt{2}$CE+PA;
(2)同(1)证得DF=EF,三条线段的数量关系是PA-PC=$\sqrt{2}$CE.
解答 解:
(1)如图2,延长FP交AB于点Q,![]()
①∵AC是正方形ABCD对角线,
∴∠QAP=∠APQ=45°,
∴AQ=PQ,
∵AB=QF,
∴BQ=PF,
∵PE⊥PB,
∴∠QPB+∠FPE=90°,
∵∠QBP+∠QPB=90°,
∴∠QBP=∠FPE,
∵∠BQP=∠PFE=90°,
∴△BQP≌△PFE,
∴QP=EF,
∵AQ=DF,
∴DF=EF;
②如图2,过点P作PG⊥AD.
∵PF⊥CD,∠PCF=∠PAG=45°,
∴△PCF和△PAG均为等腰直角三角形,
∵四边形DFPG为矩形,
∴PA=$\sqrt{2}$PG,PC=$\sqrt{2}$CF,
∵PG=DF,DF=EF,
∴PA=$\sqrt{2}$EF,
∴PC=$\sqrt{2}$CF=$\sqrt{2}$(CE+EF)=$\sqrt{2}$CE+$\sqrt{2}$EF=$\sqrt{2}$CE+PA,
即PC、PA、CE满足关系为:PC=$\sqrt{2}$CE+PA;
(2)结论①仍成立;结论②不成立,此时②中三条线段的数量关系是PA-PC=$\sqrt{2}$CE.
如图3:![]()
①∵PB⊥PE,BC⊥CE,
∴B、P、C、E四点共圆,
∴∠PEC=∠PBC,
在△PBC和△PDC中有:BC=DC(已知),∠PCB=∠PCD=45°(已证),PC边公共边,
∴△PBC≌△PDC(SAS),
∴∠PBC=∠PDC,
∴∠PEC=∠PDC,
∵PF⊥DE,
∴DF=EF;
②同理:PA=$\sqrt{2}$PG=$\sqrt{2}$DF=$\sqrt{2}$EF,PC=$\sqrt{2}$CF,
∴PA=$\sqrt{2}$EF=$\sqrt{2}$(CE+CF)=$\sqrt{2}$CE+$\sqrt{2}$CF=$\sqrt{2}$CE+PC
即PC、PA、CE满足关系为:PA-PC=$\sqrt{2}$CE.
点评 本题是一个动态几何题,考查用正方形性质、线段垂直平分线的性质、三角形相似的条件和性质进行有条理的思考和表达能力.利用条件构造三角形全等是解题的关键.本题涉及知识点较多,综合性很强,难度适中.
| A. | ∠1和∠2 | B. | ∠2和∠3 | C. | ∠1和∠3 | D. | ∠3和∠4 |
| A. | 120° | B. | 100° | C. | 90° | D. | 80° |