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如图①,已知正方形ABCD的边长为1,点P是AD边上的一个动点,点A关于直线BP...

如图,已知正方形ABCD的边长为1,点P是AD边上的一个动点,点A关于直线BP的对称点是点Q,连接PQ、DQ、CQ、BQ,设AP=x.

(1)BQ+DQ的最小值是_______,此时x的值是_______;

(2)如图,若PQ的延长线交CD边于点E,并且CQD=90°

求证:点E是CD的中点;        求x的值.

(3)若点P是射线AD上的一个动点,请直接写出当CDQ为等腰三角形时x的值.

 

 

(1),;(2) ①理由详见解析;②;(3) 2﹣或或2+. 【解析】 试题(1)根据两点之间,线段最短可知,点Q在线段BD上时BQ+DQ的值最小,是BD的长度,利用勾股定理即可求出;再根据△PDQ是等腰直角三角形求出x的值; (2) ①由对称可知AB=BQ=BC,因此∠BCQ=∠BQC.根据∠BQE=∠BCE=90°,可知∠EQC=∠ECQ,从而EQ=EC.再根据∠CQD=90°可得∠DQE+∠CQE=90°, ∠QCE+∠QDE=90°,而∠EQC=∠ECQ, 所以∠QDE=∠DQE,从而EQ=ED.易得点E是CD的中点;②在Rt△PDE中,PE= PQ+QE=x+,PD=1﹣x,PQ=x,根据勾股定理即可求出x的值. (3) △CDQ为等腰三角形分两种情况:①CD为腰,以点C 为圆心,以CD的长为半径画弧,两弧交点即为使得△CDQ为等腰三角形的Q点; ②CD为底边时,作CD的垂直平分线,与的交点即为△CDQ为等腰三角形的Q点,则共有 3个Q点,那么也共有3个P点,作辅助线,利用直角三角形的性质求之即得. 试题解析:(1),. (2)①证明:在正方形ABCD中, AB=BC,∠A=∠BCD=90°. ∵Q点为A点关于BP的对称点, ∴AB=QB,∠A=∠PQB=90°, ∴QB=BC,∠BQE=∠BCE, ∴∠BQC=∠BCQ, ∴∠EQC=∠EQB﹣∠CQB=∠ECB﹣∠QCB=∠ECQ, ∴EQ=EC. 在Rt△QDC中, ∵∠QDE=90°﹣∠QCE, ∠DQE=90°﹣∠EQC, ∴∠QDE=∠DQE, ∴EQ=ED, ∴CE=EQ=ED,即E为CD的中点. ②∵AP=x,AD=1, ∴PD=1﹣x,PQ=x,CD=1. 在Rt△DQC中, ∵E为CD的中点, ∴DE=QE=CE=, ∴PE=PQ+QE=x+, ∴, 解得 x=. (3)△CDQ为等腰三角形时x的值为2-,,2+. 如图,以点B为圆心,以AB的长为半径画弧,以点C为圆心,以CD的长为半径画弧,两弧分别交于Q1,Q3.此时△CDQ1,△CDQ3都为以CD为腰的等腰三角形.作CD的垂直平分线交弧AC于点Q2,此时 △CDQ2以CD为底的等腰三形. 以下对此Q1,Q2,Q3.分别讨论各自的P点,并求AP的值. 讨论Q₁:如图作辅助线,连接BQ1、CQ1,作PQ1⊥BQ1交AD于P,过点Q1,作EF⊥AD于E,交BC于F. ∵△BCQ1为等边三角形,正方形ABCD边长为1, ∴,. 在四边形ABPQ1中, ∵∠ABQ1=30°, ∴∠APQ1=150°, ∴△PEQ1为含30°的直角三角形, ∴PE=. ∵AE=, ∴x=AP=AE-PE=2-. ②讨论Q2,如图作辅助线,连接BQ2,AQ2,过点Q2作PG⊥BQ2,交AD于P,连接BP,过点Q2作EF⊥CD于E,交AB于F. ∵EF垂直平分CD, ∴EF垂直平分AB, ∴AQ2=BQ2. ∵AB=BQ2, ∴△ABQ2为等边三角形. 在四边形ABQP中, ∵∠BAD=∠BQP=90°, ∠ABQ₂=60°, ∴∠APE=120° ∴∠EQ2G=∠DPG=180°-120°=60°, ∴, ∴EG=, ∴DG=DE+GE=-1, ∴PD=1-, ∴x=AP=1-PD=. ③对Q3,如图作辅助线,连接BQ1,CQ1,BQ3,CQ3,过点Q3作BQ3⊥PQ3,交AD的延长线于P,连接BP,过点Q1,作EF⊥AD于E,此时Q3在EF上,不妨记Q3与F重合. ∵△BCQ1为等边三角形,△BCQ3为等边三角形,BC=1, ∴,, ∴. 在四边形ABQ3P中 ∵∠ABF=∠ABC+∠CBQ3=150°, ∴∠EPF=30°, ∴EP=,EF=. ∵AE=, ∴x=AP=AE+PE=+2. 综上所述,△CDQ为等腰三角形时x的值为2﹣,,2+.
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