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操作:将一把三角尺放在边长为1的正方形ABCD上 并使它的直角顶点P在对角线上滑动 直

时间:2021-02-15 23:15:28

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操作:将一把三角尺放在边长为1的正方形ABCD上 并使它的直角顶点P在对角线上滑动 直

问题补充:

操作:将一把三角尺放在边长为1的正方形ABCD上,并使它的直角顶点P在对角线上滑动,直角的一边始终经过B点,另一边与射线DC相交于点Q.设AP=x.

(1)当Q点在CD上时,线段PQ与线段PB的大小关系怎样?并证明你的结论;

(2)当Q在CD上时,设四边形PBCQ面积为y,求y与x之间的函数关系,并写出x的取值范围;

(3)当点P在线段AC上滑动,且Q在DC延长线上时,△PCQ能否为等腰三角形?若能,求出x的值;若不能,说明理由.

答案:

(1)结论:PQ=PB.

证明:如图1,过点P作PE⊥BC于E,作PF⊥CD于F,

∵正方形ABCD,

∴∠BCD=90°,AC平分∠BCD,

又∵PE⊥BC于E,PF⊥DC于F,

∴PE=PF,

∵PE⊥BC,PF⊥DC,∠BCD=90°,

∴∠EPF=90°,

∴∠2+∠EPQ=90°,

又∵∠1+∠EPQ=∠BPQ=90°,

∴∠1=∠2,

∵在△BPE和△QPF中,

∴△BPE≌△QPF(ASA),

∴PB=PQ;

(2)解:∵∠PEC=∠PFC=∠ECF=90°,

∴四边形PECF是矩形,

又∵PE=PF,

∴四边形PECF是正方形,

∵正方形ABCD,AB=1,

∴AC=,

∵AP=x,

∴PC=-x,

由(1)知△BPE≌△QPF,

∴S△BPE=S△QPF,

∴S四边形PBCQ=S正方形PECF,

∴S四边形PBCQ=PC2=(-x)2=x2-x+1,

即y=x2-x+1,

∵点Q在CD上,

∴PC>PQ,

∴-x>,

解得x<,

所以,x的取值范围是0≤x<;

(3)解:如图2,延长BP交DC于G,

∵点Q在DC的延长线上,

∴∠PCQ>90°,

∴∴等腰△PCQ中,PC=QC,

∴∠1=∠2,

∵∠BPQ=90°,

∴∠1+∠5=90°,∠2+∠3=90°,

∵∠1=∠2,

∴∠5=∠3,

在正方形ABCD中,AB∥DC,

∴∠4=∠5,

∴∠4=∠3,

∴AP=AB,

∴x=1.

解析分析:(1)过点P作PE⊥BC于E,作PF⊥CD于F,根据正方形的对角线平分一组对角可得AC平分∠BCD,根据角平分线上的点到角的两边的距离相等可得PE=PF,然后求出∠EPF=90°,根据同角的余角相等求出∠1=∠2,然后利用“角边角”证明△BPE和△QPF全等,根据全等三角形对应边相等即可得证;

(2)先求出四边形PECF是正方形,再根据全等三角形的面积相等得到四边形PBCQ的面积等于正方形PECF的面积,然后根据正方形的性质表示出PC,再根据正方形的面积等于对角线平方的一半列式整理即可得解;

(3)延长BP交CD于G,根据点Q在DC的延长线上判断出∠PCQ>90°,从而得到PC=QC,根据等边对等角可得∠1=∠2,然后根据同角的余角相等求出∠3=∠5,再根据两直线平行,内错角相等可得∠4=∠5,根据等角对等边的想可得AB=AP,从而得解.

点评:本题考查了正方形的性质,全等三角形的判定与性质,等腰三角形的性质,正方形的问题,往往通过作辅助线构造出全等三角形求解.

操作:将一把三角尺放在边长为1的正方形ABCD上 并使它的直角顶点P在对角线上滑动 直角的一边始终经过B点 另一边与射线DC相交于点Q.设AP=x.(1)当Q点在CD

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