题目内容

【题目】如图,E是矩形ABCD边AD上一点,以DE为直径向矩形内部作半圆O,AB=4,OD=2,点G在矩形内部,且∠GCB=30°,GC=2,过半圆弧(含点D,E)上动点P作PF⊥AB于点F.当△PFG是等边三角形时,PF的长是___.

【答案】4或6

【解析】

分两种情况:①作辅助线,构建直角三角形和等边三角形,先根据直角三角形30°的性质求GN的长,再证明D、P、G在一直线上,得△ODP是等边三角形,则PQ=,由此求出等边三角形PFG的高线GH的长,最后利用特殊的三角函数值求出边长.

②同理可得结论.

分两种情况:

①当P在正方形内部时,如图1,过G作GH⊥PF于H,交AD于M,BC于N,

∵△PFG是等边三角形,

∴∠PGH=∠PGF=×60°=30°,

Rt△CGN中,∵∠GCB=30°,CG=2,

∴GN=CG=,

∠CGN=60°,

∴∠CGP=180°-30°-60°=90°,

延长GP交直线CD于D′,

∵四边形ABCD是矩形,

∴∠BCD=90°,

∴∠DCG=60°,

∴∠CD′G=30°,

∴D′C=2CG=4,

∵CD=AB=4,

∴D与D′重合,

∴∠ADG=60°,

连接OP,过P作PQ⊥AD于Q,

∵OD=OP=2,

∴△ODP是等边三角形,

∴PQ=,

∴GH=4--=2,

Rt△PHG中,cos30°=,

∴PG=,

∴PF=PG=4,

②当P与D重合,则F与A重合,如图2,

过G作MN⊥BC,交AD于M,交BC于N,

若△PFG是等边三角形时,同理得:GN=,∠DGM=30°,

则MG=3,

∴DG=6,DM=3,

∴AD=6,

即PF=6,

综上所述,PF为4或6,

故答案为:4或6.

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