题目内容
3.如图,在菱形ABCD中,∠ABC=60°,点E、F分别是AB、BC上的动点,连接DE、DF、EF.(1)如图1,连接AF,若AF⊥BC,E为AB的中点,且EF=2,求DF的长;
(2)如图2,若BE=BF,G为DE的中点,连接AF、AG、FG,求证:AG⊥FG;
(3)如图3,若AB=4,将△BEF沿EF翻折得到△EFP(始终保持点P在菱形ABCD的内部),连接AP、BP及CP,请直接写出当PA+PB+PC值最小时PB的长.
分析 (1)先判断出BF=CF=2,进而求出CD=4,再在Rt△CDG中求出CG,DG,最后在Rt△DFG中用勾股定理即可得出结论;
(2)构造全等三角形得出DH=AE,AG=HG,再依次判断出△AFC≌△AHD,△ABF≌△ACH即可得出△AFH是等边三角形即可得出结论;
(3)当B、P、G、D四点共线时,PA+PB+PC值最小,最小值为BD.先由旋转的性质得出△APC≌△DEC,则CP=CE,再证明△PCE是等边三角形,得到PE=CE=CP,然后根据菱形、三角形外角的性质,等腰三角形的判定得出BP=CP,同理,得出DE=CE,则BP=PE=ED=$\frac{1}{3}$BD.
解答 解:(1)如图1,
∵
AF⊥BC,
∴∠AFB=90°,
∵E为AB的中点,
∴AE=BE,
∴EF=BE=$\frac{1}{2}$AB=2,
∵∠ABC=60°,
∴BF=EF=$\frac{1}{2}$BC,
∴CF=EF=2,
过点D作DG⊥BC交BC的延长线于G,
在Rt△CDG中,DCG=180°-∠BCD=60°,
∴∠CDG=30°,CG=$\frac{1}{2}$CD=2,DG=$\sqrt{3}$CG=2$\sqrt{3}$,
∴FG=CF+CG=4,
在Rt△DFG中,DF=$\sqrt{F{G}^{2}+D{G}^{2}}$=2$\sqrt{7}$;
(2)如图2,
延长AG交CD于H,连接AC,FH,
∵AB∥CD,
∴∠AEG=∠HDG,
∵G为DE的中点,
∴EG=DG,
在△AEG和△DHG中,$\left\{\begin{array}{l}{∠AEG=∠HDG}\\{EG=DG}\\{∠AGE=∠HGD}\end{array}\right.$,
∴△AEG≌△DHG,
∴AG=HG,AE=DH,
∵AB=BC=CD,BE=BF,
∴FC=DH,BF=CH,
在△AFC和△AHD中,$\left\{\begin{array}{l}{CF=DH}\\{∠ACF=∠ADH=60°}\\{AC=AD}\end{array}\right.$,
∴△AFC≌△AHD,
∴AH=AF,
同理:△ABF≌△ACH,
∴∠BAF=∠CAH,
∴∠FAH=∠FAC+∠CAH=∠FAC+∠BAF=∠BAC=60°,
∴△AFH是等边三角形,
∵AG=HG,
∴AG⊥FG.
(3)先说明为什么四点共线时,PA+PB+PC最小.
如图a,![]()
在△ABC中,P为其中任意一点.连接AP,BP,得到△ABP.
以点B为旋转中心,将△ABP逆时针旋转 60°,得到△EBD
∵旋转60°,且BD=BP,
∴△DBP 为一个等边三角形
∴PB=PD
∴PA+PB+PC=DE+PD+PC
∴当E、D、P、C 四点共线时,为PA+PB+PC最小.
如图3,
当B、P、G、D四点共线时,PA+PB+PC值最小,最小值为BD.
∵将△APC绕点C顺时针旋转60°,得到△DGC,
∴△APC≌△DGC,
∴CP=CG,∠PCG=60°,
∴△PCG是等边三角形,
∴PG=CE=CP,∠GPC=∠CGP=60°.
∵菱形ABCD中,∠ABP=∠CBP=$\frac{1}{2}$∠ABC=30°,
∴∠PCB=∠GPC-∠CBP=60°-∠30°=30°,
∴∠PCB=∠CBP=30°,
∴BP=CP,
同理,DE=CG,
∴BP=PG=GD.
连接AC,交BD于点O,则AC⊥BD.
在Rt△BOC中,∵∠BOC=90°,∠OBC=30°,BC=4,
∴BO=BC•cos∠OBC=4×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=2$\sqrt{3}$,
∴BD=2BO=4$\sqrt{3}$,
∴BP=$\frac{1}{3}$BD=$\frac{4\sqrt{3}}{3}$.
即当PA+PB+PC值最小时PB的长为$\frac{4\sqrt{3}}{3}$.
点评 此题是四边形综合题,主要考查了菱形的性质,勾股定理,等边三角形的判定与性质,三角形外角的性质,等腰三角形的判定等知识点,最小值的线段是解题的关键也是难点.
| 加数的个数n | 连 续 偶 数 的 和 S |
| 1 | 2=1×2 |
| 2 | 2+4=6=2×3 |
| 3 | 2+4+6=12=3×4 |
| 4 | 2+4+6+8=20=4×5 |
| 5 | 2+4+6+8+10=30=5×6 |
| … | … |
(2)根据表中的规律猜想:用n的代数式表示S的公式为 S=2+4+6+8+…+2n=n(n+1);
(3)根据上题的规律计算32+34+36+…+398+400的值(要有计算过程).