問題探究(1)如圖①,已知正方形ABCD的邊長為4.點M和N分別是邊BC、CD上兩點,且BM=CN,連線AM和...
問題詳情:
問題探究
(1)如圖①,已知正方形ABCD的邊長為4.點M和N分別是邊BC、CD上兩點,且BM=CN,連線AM和BN,交於點P.猜想AM與BN的位置關係,並*你的結論.
(2)如圖②,已知正方形ABCD的邊長為4.點M和N分別從點B、C同時出發,以相同的速度沿BC、CD方向向終點C和D運動.連線AM和BN,交於點P,求△APB周長的最大值;
問題解決
(3)如圖③,AC為邊長為2的菱形ABCD的對角線,∠ABC=60°.點M和N分別從點B、C同時出發,以相同的速度沿BC、CA向終點C和A運動.連線AM和BN,交於點P.求△APB周長的最大值.
【回答】
【解答】解:(1)結論:AM⊥BN.
理由:如圖①中,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴AB=BC,∠ABM=∠BCN=90°,
∵BM=CN,
∴△ABM≌△BCN,
∴∠BAM=∠CBN,
∵∠CBN+∠ABN=90°,
∴∠ABN+∠BAM=90°,
∴∠APB=90°,
∴AM⊥BN.
(2)如圖②中,以AB為斜邊向外作等腰直角三角形△AEB,∠AEB=90°,作EF⊥PA於E,作EG⊥PB於G,連線EP.
∵∠EFP=∠FPG=∠G=90°,
∴四邊形EFPG是矩形,
∴∠FEG=∠AEB=90°,
∴∠AEF=∠BEG,
∵EA=EB,∠EFA=∠G=90°,
∴△AEF≌△BEG,
∴EF=EG,AF=BG,
∴四邊形EFPG是正方形,
∴PA+PB=PF+AF+PG﹣BG=2PF=2EF,
∵EF≤AE,
∴EF的最大值=AE=2,
∴△APB周長的最大值=4+4.
(3)如圖③中,延長DA到K,使得AK=AB,則△ABK是等邊三角形,連線PK,取PH=PB.
∵AB=BC,∠ABM=∠BCN,BM=CN,
∴△ABM≌△BCN,
∴∠BAM=∠CBN,
∴∠APN=∠BAM+∠ABP=∠CBN+∠ABN=60°,
∴∠APB=120°,
∵∠AKB=60°,
∴∠AKB+∠APB=180°,
∴A、K、B、P四點共圓,
∴∠BPH=∠KAB=60°,
∵PH=PB,
∴△PBH是等邊三角形,
∴∠KBA=∠HBP,BH=BP,
∴∠KBH=∠ABP,∵BK=BA,
∴△KBH≌△ABP,
∴HK=AP,
∴PA+PB=KH+PH=PK,
∴PK的值最大時,△APB的周長最大,
∴當PK是△ABK外接圓的直徑時,PK的值最大,最大值為4,
∴△PAB的周長最大值=2+4.
知識點:特殊的平行四邊形
題型:綜合題
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