题目内容

【题目】数学兴趣活动课上,小明将等腰△ABC的底边BC与直线1重合,问:

(1)已知AB=AC=6,∠BAC=120°,点P在BC边所在的直线l上移动,根据“直线外一点到直线上所有点的连线中垂线段最短”,小明发现AP的最小值是   ;

(2)为进一步运用该结论,小明发现当AP最短时,在Rt△ABP中,∠P=90°,作了AD平分∠BAP,交BP于点D,点E、F分别是AD、AP边上的动点,连接PE、EF,小明尝试探索PE+EF的最小值,为转化EF,小明在AB上截取AN,使得AN=AF,连接NE,易证△AEF≌△AEN,从而将PE+EF转化为PE+EN,转化到(1)的情况,若BP=3,AB=6,AP=3,则PE+EF的最小值为   ;

(3)请应用以上转化思想解决问题(3),在直角△ABC中,∠C=90°,∠B=30°,AC=10,点D是CD边上的动点,连接AD,将线段AD顺时针旋转60°,得到线段AP,连接CP,求线段CP的最小值.

【答案】(1)3;(2);(3)PC的最小值为5.

【解析】

(1)如图1中,作AH⊥BC于H.根据垂线段最短,求出AH即可解决问题.

(2)如图2中,在AB上截取AN,使得AN=AF,连接NE.作PH⊥AB于H.由△EAN≌△EAF(SAS),推出EN=EF,推出PE+EF=PE+NE,推出当P,E,N共线且与PH重合时,PE+PF的值最小,最小值为线段PH的长.

(3)如图3中,在AB上取一点K,使得AK=AC,连接CK,DK.由△PAC≌△DAK(SAS),推出PC=DK,易知KD⊥BC时,KD的值最小,求出KD的最小值即可解决问题.

解:(1)如图1中,作AH⊥BC于H.

∵AB=AC=6,AH⊥BC,

∴∠BAH=∠CAH=∠BAC=60°,

∴AH=ABcos60°=3,

根据垂线段最短可知,当AP与AH重合时,PA的值最小,最小值为3.

故答案为3.

(2)如图2中,在AB上截取AN,使得AN=AF,连接NE.作PH⊥AB于H.

∵∠EAN=∠EAF,AN=AF,AE=AE,

∴△EAN≌△EAF(SAS),

∴EN=EF,

∴PE+EF=PE+NE,

∴当P,E,N共线且与PH重合时,PE+PF的值最小,最小值为线段PH的长,

∵ABPH=PAPB,

∴PH==,

∴PE+EF的最小值为.

故答案为.

(3)如图3中,在AB上取一点K,使得AK=AC,连接CK,DK.

∵∠ACB=90°,∠B=30°,

∴∠CAK=60°,

∴∠PAD=∠CAK,

∴∠PAC=∠DAK,

∵PA=DA,CA=KA,

∴△PAC≌△DAK(SAS),

∴PC=DK,

∵KD⊥BC时,KD的值最小,最小值为5,

∴PC的最小值为5.

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