题目内容

【题目】如图,已知正方形ABCD边长为1,点P是射线AD的上的一个动点,点A关于直线BP的对称点是点Q,设AP=x.

(1)求当D,Q,B三点在同一直线上时对应的x的值.

(2)当△CDQ为等腰三角形时,求x的值.

【答案】(1);(2), , .

【解析】分析: (1)求x,通常都是考虑勾股定理,选择直角三角形PDE,发现PE,DE,PD都可用x来表示,进而易得方程,求解即可.

(2)若△CDQ为等腰三角形,则边CD比为改等腰三角形的一腰或者底边.又Q点为A点关于PB的对称点,则AB=QB,以点B为圆心,以AB的长为半径画弧,则Q点只能在弧AB上.若CD为腰,以点C为圆心,以CD的长为半径画弧,两弧交点即为使得△CDQ为等腰三角形(CD为腰)的Q点.若CD为底边,则作CD的垂直平分线,其与弧AC的交点即为使得△CDQ为等腰三角形(CD为底)的Q点.则如图所示共有三个Q点,那么也共有3个P点.作辅助线,利用直角三角形性质求之即可.

详解:

(1)连接DB,若Q点落在BD上,由AP=x,则PD=1﹣x,PQ=x.

∵∠PDQ=45°,

∴PD=PQ,

即1﹣x=x,

∴x=﹣1,

(2)①如图1,连接BQ1、CQ1,作PQ1⊥BQ1交AD于P,过点Q1,作EF⊥AD于E,交BC于F.

∵△BCQ1为等边三角形,正方形ABCD边长为1,

∴Q1F=Q1E=.

在四边形ABPQ1中,

∵∠ABQ1=30°,

∴∠APQ1=150°,

∴△PEQ1为含30°的直角三角形,

∴PE=Q1E=.

∵AE=,

∴x=AP=AE﹣PE=2﹣.

②如图2,连接BQ2,AQ2,过点Q2作PG⊥BQ2,交AD于P,连接BP,过点Q2作EF⊥CD于E,交AB于F.∵EF垂直平分CD,∴EF垂直平分AB,∴AQ2=BQ2.∵AB=BQ2,∴△ABQ2为等边三角形.在四边形ABQP中,∵∠BAD=∠BQP=90°,∠ABQ2=60°,∴∠ABP=30°,

∴x=AP=.

③如图4,连接BQ1,CQ1,BQ3,CQ3,过点Q3作BQ3⊥PQ3,交AD的延长线于P,连接BP,过点Q1,作EF⊥AD于E,此时Q3在EF上,不妨记Q3与F重合.

∵△BCQ1为等边三角形,△BCQ3为等边三角形,BC=1,

∴Q1Q2=,Q1E=,

∴EF=.

在四边形ABQ3P中

∵∠ABF=∠ABC+∠CBQ3=150°,

∴∠EPF=30°,

∴EP=EF=.

∵AE=,

∴x=AP=AE+PE=+2.

图1 图2

综上所述:△CDQ为等腰三角形时x的值为2﹣, ,2+.

点睛:本题第一问非常基础,难度较低.第二问因为动点的原因,思路不易找到,这里就需要做题时充分分析已知条件,尤其是新给出的条件.其中求边长是勾股定理的重要应用,是很重要的考点.第三问是一个难度非常高的题目,可以利用尺规作图的思想将满足要求的点Q找全.另外求解各个P点也是考察三角函数及勾股定理的综合应用,有着极高的难度.

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