問題詳情:
(1)問題發現
如圖1,△ACB和△DCE均爲等邊三角形,點A,D,E在同一直線上,連接BE.
填空:
①∠AEB的度數爲 ;
②線段AD,BE之間的數量關係爲 .
(2)拓展探究
如圖2,△ACB和△DCE均爲等腰直角三角形,∠ACB=∠DCE=90°,點A,D,E在同一直線上,CM爲△DCE中DE邊上的高,連接BE,請判斷∠AEB的度數及線段CM,AE,BE之間的數量關係,並說明理由.
(3)解決問題
如圖3,在正方形ABCD中,CD=,若點P滿足PD=1,且∠BPD=90°,請直接寫出點A到BP的距離.
【回答】
【分析】(1)由條件易*△ACD≌△BCE,從而得到:AD=BE,∠ADC=∠BEC.由點A,D,E在同一直線上可求出∠ADC,從而可以求出∠AEB的度數.
(2)仿照(1)中的解法可求出∠AEB的度數,*出AD=BE;由△DCE爲等腰直角三角形及CM爲△DCE中DE邊上的高可得CM=DM=ME,從而*到AE=2CH+BE.
(3)由PD=1可得:點P在以點D爲圓心,1爲半徑的圓上;由∠BPD=90°可得:點P在以BD爲直徑的圓上.顯然,點P是這兩個圓的交點,由於兩圓有兩個交點,接下來需對兩個位置分別進行討論.然後,添加適當的輔助線,藉助於(2)中的結論即可解決問題.
【解答】解:(1)①如圖1,
∵△ACB和△DCE均爲等邊三角形,
∴CA=CB,CD=CE,∠ACB=∠DCE=60°.
∴∠ACD=∠BCE.
在△ACD和△BCE中,
∴△ACD≌△BCE(SAS).
∴∠ADC=∠BEC.
∵△DCE爲等邊三角形,
∴∠CDE=∠CED=60°.
∵點A,D,E在同一直線上,
∴∠ADC=120°.
∴∠BEC=120°.
∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=60°.
故*爲:60°.
②∵△ACD≌△BCE,
∴AD=BE.
故*爲:AD=BE.
(2)∠AEB=90°,AE=BE+2CM.
理由:如圖2,
∵△ACB和△DCE均爲等腰直角三角形,
∴CA=CB,CD=CE,∠ACB=∠DCE=90°.
∴∠ACD=∠BCE.
在△ACD和△BCE中,
∴△ACD≌△BCE(SAS).
∴AD=BE,∠ADC=∠BEC.
∵△DCE爲等腰直角三角形,
∴∠CDE=∠CED=45°.
∵點A,D,E在同一直線上,
∴∠ADC=135°.
∴∠BEC=135°.
∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=90°.
∵CD=CE,CM⊥DE,
∴DM=ME.
∵∠DCE=90°,
∴DM=ME=CM.
∴AE=AD+DE=BE+2CM.
(3)點A到BP的距離爲或.
理由如下:
∵PD=1,
∴點P在以點D爲圓心,1爲半徑的圓上.
∵∠BPD=90°,
∴點P在以BD爲直徑的圓上.
∴點P是這兩圓的交點.
①當點P在如圖3①所示位置時,
連接PD、PB、PA,作AH⊥BP,垂足爲H,
過點A作AE⊥AP,交BP於點E,如圖3①.
∵四邊形ABCD是正方形,
∴∠ADB=45°.AB=AD=DC=BC=,∠BAD=90°.
∴BD=2.
∵DP=1,
∴BP=.
∵∠BPD=∠BAD=90°,
∴A、P、D、B在以BD爲直徑的圓上,
∴∠APB=∠ADB=45°.
∴△PAE是等腰直角三角形.
又∵△BAD是等腰直角三角形,點B、E、P共線,AH⊥BP,
∴由(2)中的結論可得:BP=2AH+PD.
∴=2AH+1.
∴AH=.
②當點P在如圖3②所示位置時,
連接PD、PB、PA,作AH⊥BP,垂足爲H,
過點A作AE⊥AP,交PB的延長線於點E,如圖3②.
同理可得:BP=2AH﹣PD.
∴=2AH﹣1.
∴AH=.
綜上所述:點A到BP的距離爲或.
【點評】本題考查了等邊三角形的*質、正方形的*質、等腰三角形的*質、直角三角形斜邊上的中線等於斜邊的一半、圓周角定理、三角形全等的判定與*質等知識,考查了運用已有的知識和經驗解決問題的能力,是體現新課程理念的一道好題.而透過添加適當的輔助線從而能用(2)中的結論解決問題是解決第(3)的關鍵.
知識點:點和圓、直線和圓的位置關係
題型:綜合題