题目内容

【题目】问题发现

如图和均为等边三角形,点在同一直线上,连接BE.

填空:

的度数为______;

线段之间的数量关系为______.

拓展探究

如图和均为等腰直角三角形,,点在同一直线上,CM为中DE边上的高,连接BE,请判断的度数及线段之间的数量关系,并说明理由.

解决问题

如图3,在正方形ABCD中,,若点P满足,且,请直接写出点A到BP的距离.

【答案】;;,理由见解析; 点A到BP的距离为或.

【解析】分析:(1)由条件易证△ACD≌△BCE,从而得到:AD=BE,∠ADC=∠BEC.由点A,D,E在同一直线上可求出∠ADC,从而可以求出∠AEB的度数.

(2)仿照(1)中的解法可求出∠AEB的度数,证出AD=BE;由△DCE为等腰直角三角形及CM为△DCE中DE边上的高可得CM=DM=ME,从而证到AE=2CH+BE.

(3)由PD=1可得:点P在以点D为圆心,1为半径的圆上;由∠BPD=90°可得:点P在以BD为直径的圆上.显然,点P是这两个圆的交点,由于两圆有两个交点,接下来需对两个位置分别进行讨论.然后,添加适当的辅助线,借助于(2)中的结论即可解决问题.

详解:(1)①如图1.∵△ACB和△DCE均为等边三角形,∴CA=CB,CD=CE,∠ACB=∠DCE=60°,∴∠ACD=∠BCE.

在△ACD和△BCE中,∵,

∴△ACD≌△BCE(SAS),∴∠ADC=∠BEC.

∵△DCE为等边三角形,∴∠CDE=∠CED=60°.

∵点A,D,E在同一直线上,∴∠ADC=120°,∴∠BEC=120°,∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=60°.

故答案为:60°.

②∵△ACD≌△BCE,∴AD=BE.

故答案为:AD=BE.

(2)∠AEB=90°,AE=BE+2CM.

理由:如图2.∵△ACB和△DCE均为等腰直角三角形,∴CA=CB,CD=CE,∠ACB=∠DCE=90°,∴∠ACD=∠BCE.

在△ACD和△BCE中,∵,

∴△ACD≌△BCE(SAS),∴AD=BE,∠ADC=∠BEC.

∵△DCE为等腰直角三角形,∴∠CDE=∠CED=45°.

∵点A,D,E在同一直线上,∴∠ADC=135°,∴∠BEC=135°,∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=90°.

∵CD=CE,CM⊥DE,∴DM=ME.

∵∠DCE=90°,∴DM=ME=CM,∴AE=AD+DE=BE+2CM.

(3)点A到BP的距离为或.

理由如下:

∵PD=1,∴点P在以点D为圆心,1为半径的圆上.

∵∠BPD=90°,∴点P在以BD为直径的圆上,∴点P是这两圆的交点.

①当点P在如图3①所示位置时,连接PD、PB、PA,作AH⊥BP,垂足为H,过点A作AE⊥AP,交BP于点E,如图3①.

∵四边形ABCD是正方形,∴∠ADB=45°.AB=AD=DC=BC=,∠BAD=90°,∴BD=2.

∵DP=1,∴BP=.

∵∠BPD=∠BAD=90°,∴A、P、D、B在以BD为直径的圆上,∴∠APB=∠ADB=45°,∴△PAE是等腰直角三角形.

又∵△BAD是等腰直角三角形,点B、E、P共线,AH⊥BP,∴由(2)中的结论可得:BP=2AH+PD,∴=2AH+1,∴AH=.

②当点P在如图3②所示位置时,连接PD、PB、PA,作AH⊥BP,垂足为H,过点A作AE⊥AP,交PB的延长线于点E,如图3②.

同理可得:BP=2AH﹣PD,∴=2AH﹣1,∴AH=.

综上所述:点A到BP的距离为或.

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