题目内容

【题目】在△ABC中,CA=CB,∠ACB=α.点P 是平面内不与点A,C 重合的任意一点,连接AP,将线段AP 绕点P 逆时针旋转α得到线段DP,连接AD,BD,CP.

(1)猜想观察:如图1,当α=60°时,的值是________,直线BD与直线CP相交所成的较小角的度数是________.

(2)类比探究:如图2,当α=90°时,请写出的值及直线BD与直线CP相交所成的较小角的度数,并就图2的情形说明理由.

(3)解决问题:如图3,当α=90°时,若点 E,F 分别是 CA,CB 的中点,点 P 在FE的延长线上,P,D,C三点在同一直线上,AC与BD相交于点M,DM=2-,求AP的长.

【答案】(1)1,60°;(2),45°,见解析;(3)1

【解析】

(1)如图1中,延长CP交BD的延长线于E,设AB交EC于点O.证明△CAP≌△BAD(SAS),即可解决问题;

(2)如图2中,设BD交AC于点O,BD交PC于点E.证明△DAB∽△PAC,即可解决问题.

(3)首先证明AD=DC,再设AP=x得PD=x,在Rt△PAD中,由勾股定理得,AD=,BD= (2+)x.,证明△ADM∽△BDA,得AD2=DM·BD,列方程求解即可.

(1)如图1中,延长CP交BD的延长线于E,设AB交EC于点O.

∵∠PAD=∠CAB=60°,

∴∠CAP=∠BAD,

∵CA=BA,PA=DA,

∴△CAP≌△BAD(SAS),

∴PC=BD,∠ACP=∠ABD,

∵∠AOC=∠BOE,

∴∠BEO=∠CAO=60°,

∴,线BD与直线CP相交所成的较小角的度数是60°,

故答案为1,60°.

(2)如图2中,设BD交AC于点O,BD交PC于点E.

∵∠PAD=∠CAB=45°,

∴∠PAC=∠DAB,

∵∠APD=∠ACB=90°,AP=PD,CA=CB

∴,

∴,

∴△DAB∽△PAC,

∴∠PCA=∠DBA,,

∵∠BOC=∠BEC+∠PCA=∠ABD+∠BAC,∠PCA=∠DBA,

∴∠BEC=∠BAC=45°,即直线BD与直线CP相交所成的较小角的度数为45°.

(3)∵点 E,F 分别是 CA,CB 的中点,

∴EF∥AB,AE=EC,

∴∠PEA=∠BAC=45°.

∵P,D,C三点在同一直线上,∠APD=90°,

∴∠APC=90°,PE=AE=EC,

∴∠EPC=∠ECP

∵∠EPC+∠ECP=∠PEA=45°,∠DAC+∠ECP=∠PDA=45°,

∴∠EPC=∠ECP=∠DAC,

∴AD=DC.

设AP=x,则PD=x,

在Rt△PAD中,由勾股定理得,AD=,

∴PC=PD+CD=(+1)x.由(2)知,

∴BD=PC=(2+)x.

∵∠ECP=∠DAC,∠PCA=∠DBA,

∴∠DAC=∠DBA,

又∵∠ADM=∠BDA,

∴△ADM∽△BDA,

∴,即AD2=DM·BD,

∴(x)2=(2-)(2+)x.解得x1=1,x2=0(不合题意,舍去),

∴AP=1.

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