题目内容

【题目】在△ABC中,CA=CB,∠ACB=α(0°<α<180°).点P是平面内不与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,CP.点M是AB的中点,点N是AD的中点.

(1)问题发现:如图1,当α=60°时,的值是   ,直线MN与直线PC相交所成的较小角的度数是   .

(2)类比探究:如图2,当α=120°时,请写出的值及直线MN与直线PC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是CB的中点,点P在直线ME上,请直接写出点B,P,D在同一条直线上时的值.

【答案】(1),60°;(2),30°,见解析;(3)当点P在线段BD上时, ,当点P在DB延长线上时,=2+.

【解析】

(1)如图1中,连接PC,BD,延长BD交PC于K,交AC于G.证明△PAC≌△DAB(SAS),利用全等三角形的性质以及三角形的中位线定理即可解决问题.

(2)如图设MN交AC于F,延长MN交PC于E.证明△ACP∽△AMN,推出∠ACP=∠AMN,可得结论.

(3)分两种情形分别画出图形,利用三角形中位线定理即可解决问题.

解:(1)如图1中,连接PC,BD,延长BD交PC于K,交AC于G.

∵CA=CB,∠ACB=60°,

∴△ABC是等边三角形,

∴∠CAB=∠PAD=60°,AC=AB,

∴∠PAC=∠DAB,

∵AP=AD,

∴△PAC≌△DAB(SAS),

∴PC=BD,∠ACP=∠ABD,

∵AN=ND,AM=BM,

∴BD=2MN,

∴.

∵∠CGK=∠BGA,∠GCK=∠GBA,

∴∠CKG=∠BAG=60°,

∴BK与PC的较小的夹角为60°,

∵MN∥BK,

∴MN与PC较小的夹角为60°.

故答案为,60°.

(2)如图设MN交AC于F,延长MN交PC于E.

∵CA=CB,PA=PD,∠APD=∠ACB=120°,

∴△PAD∽△CAB,

∴,

∵AM=MB,AN=ND,

∴,

∴△ACP∽△AMN,

∴∠ACP=∠AMN, ,

∵∠CFE=∠AFM,

∴∠FEC=∠FAM=30°.

(3)设MN=a,由(2)得,

∵∠ACB=90°,△ABC为等腰直角三角形,

∴AC=AM

∴,

∴PC=a,

∵ME是△ABC的中位线,∠ACB=90°,

∴ME是线段BC的中垂线,

∴PB=PC=a,

∵MN是△ADB的中位线,

∴DB=2MN=2a,

如图3﹣1中,当点P在线段BD上时,PD=DB﹣PB=(2﹣)a,

∴.

如图3﹣2中,当点P在DB延长线上时,PD=DB+PB=(2+)a,

∴=2+.

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