【分析】 (1)由于△PAD是等腰三角形,底边不定,需三种情况讨论,运用三角形全等、矩形的性质、勾股定理等知识即可解决问题.
(2)以EF为直径作⊙O,易证⊙O与BC相切,从而得到符合条件的点Q唯一,然后通过添加辅助线,借助于正方形、特殊角的三角函数值等知识即可求出BQ长.
(3)要满足∠AMB=60°,可构造以AB为边的等边三角形的外接圆,该圆与线段CD的交点就是满足条件的点,然后借助于等边三角形的性质、特殊角的三角函数值等知识,就可算出符合条件的DM长.
【解答】 解:(1)①作AD的垂直平分线交BC于点P,如图①, 则PA=PD.
∴△PAD是等腰三角形. ∵四边形ABCD是矩形, ∴AB=DC,∠B=∠C=90°. ∵PA=PD,AB=DC,
∴Rt△ABP≌Rt△DCP(HL). ∴BP=CP. ∵BC=4, ∴BP=CP=2.
②以点D为圆心,AD为半径画弧,交BC于点P′,如图①,. 则DA=DP′.
∴△P′AD是等腰三角形. ∵四边形ABCD是矩形, ∴AD=BC,AB=DC,∠C=90°.
.. ..
∵AB=3,BC=4, ∴DC=3,DP′=4. ∴CP′=∴BP′=4﹣
=.
.
③点A为圆心,AD为半径画弧,交BC于点P″,如图①, 则AD=AP″.
∴△P″AD是等腰三角形. 同理可得:BP″=
.
综上所述:在等腰三角形△ADP中, 若PA=PD,则BP=2; 若DP=DA,则BP=4﹣;
若AP=AD,则BP=
.
(2)∵E、F分别为边AB、AC的中点,∴EF∥BC,EF=BC. ∵BC=12, ∴EF=6.
以EF为直径作⊙O,过点O作OQ⊥BC,垂足为∵AD⊥BC,AD=6,
∴EF与BC之间的距离为3. ∴OQ=3 ∴OQ=OE=3.
∴⊙O与BC相切,切点为Q. ∵EF为⊙O的直径,
.. ..
Q,连接EQ、FQ,如图②. ∴∠EQF=90°.
过点E作EG⊥BC,垂足为G,如图②. ∵EG⊥BC,OQ⊥BC, ∴EG∥OQ.
∵EO∥GQ,EG∥OQ,∠EGQ=90°,OE=OQ, ∴四边形OEGQ是正方形. ∴GQ=EO=3,EG=OQ=3.
∵∠B=60°,∠EGB=90°,EG=3, ∴BG=
.
.
.
∴BQ=GQ+BG=3+
∴当∠EQF=90°时,BQ的长为3+
(3)在线段CD上存在点M,使∠AMB=60°. 理由如下:
以AB为边,在AB的右侧作等边三角形ABG, 作GP⊥AB,垂足为P,作AK⊥BG,垂足为K.
设GP与AK交于点O,以点O为圆心,OA为半径作⊙O, 过点O作OH⊥CD,垂足为H,如图③. 则⊙O是△ABG的外接圆, ∵△ABG是等边三角形,GP⊥AB, ∴AP=PB=AB. ∵AB=270, ∴AP=135. ∵ED=285,
.. ..
∴OH=285﹣135=150.
∵△ABG是等边三角形,AK⊥BG, ∴∠BAK=∠GAK=30°. ∴OP=AP?tan30° =135×=45
.
.
∴OA=2OP=90∴OH<OA.
∴⊙O与CD相交,设交点为M,连接MA、MB,如图③. ∴∠AMB=∠AGB=60°,OM=OA=90∵OH⊥CD,OH=150,OM=90∴HM===30
.
,
,
..
∵AE=400,OP=45∴DH=400﹣45
.
+30
.
若点M在点H的左边,则DM=DH+HM=400﹣45∵400﹣45∴DM>CD.
∴点M不在线段CD上,应舍去.
若点M在点H的右边,则DM=DH﹣HM=400﹣45∵400﹣45∴DM<CD.
.. ..
+30>340,
﹣30.
﹣30<340,
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