如图1,△ABC与△DEF中,AB=AC,D为BC的中点,∠EDF+∠BAC=180°,直线DF、DE分别交直线AB、AC于点P、Q.
(1)如图2,∠BAC=60°,猜想BP+QC与BC的关系,并说明理由;
(2)当∠BAC=120°,BP+QC与BC的关系为______;
(3)当∠BAC=α,探究BP+QC与BC的关系,并说明理由;
(4)如图3,当△DEF绕点D旋转时,其他条件不变,(3)中的结论是否一定成立?若成立,请你写出一个真命题;若不成立,请你画图说明.
网友回答
解:(1)BP+QC=BC;理由如下:
过D作DM⊥AB于M,DN⊥AC于N,则∠MDN=∠PDQ=180°-∠BAC.
∵∠B=∠C,BD=DC,∠DMB=∠DNC,
∴△BDM≌△CDN,得DM=DN,BM=NC.
∵∠MDP=∠MDN-∠PDN,∠NDQ=∠PDQ-∠PDN,且∠MDN=∠PDQ,
∴∠MDP=∠NDQ.
又∵∠DMP=∠DNQ=90°,DM=DN,
∴△DMP≌△DNQ,得 MP=NQ.
∴BP+QC=BM+MP+NC-NQ=2BM.
Rt△BDM中,∠B=60°,则BM=BD?cos∠B=BD,
∴BP+QC=2BM=×2BD=BC.
(2)BP+QC=BC.(证法可参照(1)(3).)
(3)BP+QC=BC?cos(90°-α).
解法同(1),过D作DM⊥AB于M,DN⊥AC于N,则∠MDN=∠PDQ=180°-∠BAC.
∵∠B=∠C,BD=DC,∠DMB=∠DNC,
∴△BDM≌△CDN,得 DM=DN,BM=NC.
∵∠MDP=∠MDN-∠PDN,∠NDQ=∠PDQ-∠PDN,且∠MDN=∠PDQ,
∴∠MDP=∠NDQ,
又∵∠DMP=∠DNQ=90°,DM=DN,
∴△DMP≌△DNQ,得 MP=NQ.
∴BP+QC=BM+MP+NC-NQ=2BM.
Rt△BDM中,∠B=(180°-α)=90°-α,则BM=BD?cos∠B=BD?cos(90°-α);
∴BP+QC=2BM=2BD?cos(90°-α)=BC?cos(90°-α).
(4)当P、Q分别在线段BA、AC上时,(3)的结论依然成立,
即BP+QC与BC的关系为:BP+QC=BC?cos(90°-α).(证法同(3).)
当P、Q在BA、AC的延长线上时,(3)的结论不成立.
如图3,同(3)可得:BM=NC,MP=NQ.
∴BP+CQ=BM+MP+NQ-NC=BM+MP+BM-MP=2BM=2NQ.
因此(3)的结论不成立.
解析分析:此题四个小问的思路是一致的,需要通过两步全等来求解.首先过D分别作AB、AC的垂线DM、DN,易证得△BDM≌△CDN,得DM=DN;在四边形DMAN中,由于∠DMA、∠DNA都是直角,易证得∠MDN+∠MAN=180°,即∠MDN=∠PDQ,两角减去(或加上)一个同角后仍然相等,即∠MDP=∠NDQ,由此可证得△MDP≌△NDQ,得MP=NQ,那么BP+QC即可转化为2BM的长.
在Rt△BDM中,∠B=(180°-α),即可利用∠B的余弦函数,用BC表示出BM的长,由此得解.
点评:此题主要考查的是全等三角形的判定和性质,正确地构造出全等三角形是解题的关键所在.