题目内容

【题目】如图(1),在矩形ABCD中,AB=3,BC=4,连接BD.现将一个足够大的直角三角板的直角顶点P放在BD所在的直线上,一条直角边过点C,另一条直角边与AB所在的直线交于点G.

(1)是否存在这样的点P,使点P、C、G为顶点的三角形与△GCB全等?若存在,画出图形,并直接在图形下方写出BG的长.(如果你有多种情况,请用①、②、③、…表示,每种情况用一个图形单独表示,如果图形不够用,请自己画图)

(2)如图(2),当点P在BD的延长线上时,以P为圆心、PB为半径作圆分别交BA、BC延长线于点E、F,连EF,分别过点G、C作GM⊥EF,CN⊥EF,M、N为垂足.试探究PM与FN的关系.

【答案】(1)BG=3;见解析(2)PM=FN.

【解析】

试题分析:(1)只需分点G在线段AB上(如图①)、在线段AB的延长线上(如图②)、在线段AB的反向延长线上(如图③)三种情况讨论,即可解决问题;

(2)如图2,由(1)可知,此时BG=PG=,BC=PC=4.易证△PGM∽△CPN,从而可得PM=CN;易证△FNC∽△BCD,从而可得FN=CN,即可得到PM=FN.

解:(1)存在点P,使点P、C、G为顶点的三角形与△GCB全等.

①若点G在线段AB上,如图①.

当BG=PC时,根据HL可得Rt△GBC≌Rt△CPG,

此时∠GCB=∠CGP,

∴PG∥BC,

∴∠GPC+∠PCB=90°.

∵∠GPC=90°,

∴∠PCB=90°,

∴点P在点D处,

∴BG=PC=DC=AB=3;

②若点G在线段AB的延长线上,如图②.

当BG=PC时,根据HL可得Rt△GBC≌Rt△CPG,

此时BC=PG,∠GCB=∠CGP,

∴OG=OC,OB=OP,

∴∠PBO=∠BPO=(180°﹣∠BOP),

∠OCG=∠OGC=(180°﹣∠GOC).

∵∠BOP=∠GOC,

∴∠PBO=∠OCG,

∴BD∥CG.

∵四边形ABCD是矩形,

∴AB∥DC,即BG∥DC,

∴四边形BGCD是平行四边形,

∴BG=CD=3;

③若点G在线段AB的反向延长线上,如图③.

当PC=BC时,根据HL可得Rt△GBC≌Rt△GPC,

此时BG=PG,

∴点G、C在BP的垂直平分线上,

∴GC垂直平分BP,

∴∠BGC+∠GBD=90°.

∵∠CBD+∠GBD=90°,

∴∠BGC=∠CBD.

又∵∠GBC=∠BCD=90°,

∴△GCB∽△BDC,

∴=.

∵BC=4,CD=3,

∴=,

∴BG=;

(2)如图2,

由(1)可知,此时△GBC≌△GPC,且BG=PG=,BC=PC=4.

∵GM⊥EF,CN⊥EF,

∴∠GMP=∠PNC=90°,

∴∠MGP+∠GPM=90°.

∵∠GPC=90°,

∴∠GPM+∠NPC=90°,

∴∠MGP=∠NPC,

∴△PGM∽△CPN,

∴=.

∴==,即PM=CN.

∵PB=PF,∴∠F=∠PBC.

又∵∠FNC=∠BCD=90°,

∴△FNC∽△BCD,

∴=.

∵BC=4,DC=3,

∴=,

∴FN=CN,

∴PM=FN.

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