题目内容

【题目】如图,△ABC是等边三角形,平面上的动点P满足PC⊥AB,记∠APB=α.

(1)如图1,当点P在直线BC上方时,直接写出∠PAC的大小(用含α的代数式表示);

(2)过点B作BC的垂线BD,同时作∠PAD=60°,射线AD与直线BD交于点D.

①如图2,判断△ADP的形状,并给出证明;

②连结CD,若在点P的运动过程中,CD=AB.直接写出此时α的值.

【答案】(1)150°﹣;(2)①△ADP是等边三角形,证明见解析;②α=150°或α=30°.

【解析】

(1)由等边三角形的性质可得∠CAB=∠CBA=60°,AC=CB=AB,可证PA=PB,由等腰三角形的性质可得∠PAB=∠PBA=90°,即可求解;

(2)①由“SAS”可证△DAB≌△PAC,可得AD=AP,由等边三角形的判定△ADP是等边三角形;

②分点P在直线AB上方和直线AB下方两种情况讨论,由全等三角形的性质和等腰三角形的性质可求解.

解:(1)∵△ABC是等边三角形,

∴∠CAB=∠CBA=60°,AC=CB=AB,且PC⊥AB,

∴PC垂直平分AB,

∴PA=PB,且∠APB=α,PC⊥AB,

∴∠APC=∠BPC=α,

∴∠PAB=∠PBA=90°﹣,

∴∠PAC=∠PAB+∠BAC=150°﹣;

(2)①△ADP是等边三角形,

理由如下:∵∠PAD=60°=∠CAB,

∴∠DAB=∠PAC,

∵△ABC是等边三角形,CP⊥AB,

∴∠ACP=∠BCP=30°,

∵DB⊥BC,∠ABC=60°

∴∠DBA=30°=∠ACP,且AC=AB,∠DAB=∠PAC,

∴△DAB≌△PAC(ASA)

∴AD=AP,且∠DAP=60°,

∴△ADP是等边三角形;

②如图3,点P在AB上方时,

∵CD=AB.

∴CD=BC,

∵∠DBC=90°,

∴CD2=DB2+BC2,

∴BC=DB,

∴AB=DB,且∠DBA=30°,

∴∠ADB=75°,

∵△DAB≌△PAC,

∴∠APC=∠ADB=75°,

∴α=150°;

如图4,点P在AB下方时,

∵DB⊥BC,∠ABC=60°

∴∠ABD=150°

∵CD=AB.

∴CD=BC,

∵∠DBC=90°,

∴CD2=DB2+BC2,

∴BC=DB,

∴AB=DB,且∠ABD=150°,

∴∠ADB=15°,

∵∠PAD=60°=∠CAB,

∴∠DAB=∠PAC,

∵△ABC是等边三角形,CP⊥AB,

∴∠ACP=∠BCP=180°﹣30°=150°,

∴∠DBA=150°=∠ACP,且AC=AB,∠DAB=∠PAC,

∴△DAB≌△PAC(SAS)

∴∠APC=∠ADB=15°,

∴α=30°,

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