如图,正方形ABCD的边长为1,对角线AC与BD相交于点O,点P是AB边上的一个动点(点P不与点A、B重合),CP与BD相交于点Q.
(1)若CP平分∠ACB,求证:AP=2QO.
(2)先按下列要求画出相应图形,然后求解问题.
①把线段PC绕点P旋转90°,使点C落在点E处,并连接AE.设线段BP的长度为x,△APE的面积为S.试求S与x的函数关系式;
②求出S的最大值,判断此时点P所在的位置.
网友回答
(1)证明:过点O作OM∥AB交PC于点M,
则∠COM=∠CAB.
∵四边形ABCD是正方形,
∴OA=OC,∠CAB=∠CBD=∠COM=45°,
∴AP=2OM.又∵∠1=∠2,
∴∠1+∠COM=∠2+∠CBD,
即∠OMQ=∠OQM.
∴OM=OQ∴AP=2OQ.
(2)解:根据题意作出图形,如图所示
①ⅰ、当PC绕点P逆时针旋转90°时,作EF⊥AB交BA延长线于点F,
则∠EFP=∠PBC=90°,∠3+∠CPB=90°.又∠2+∠CPB=90°,∴∠3=∠2.
又PE由PC绕点P旋转形成∴PE=PC∴△EPF≌△CPB.
∴EF=BP=x,∴AP=1-x,
∴.
∴△APE的面积S与x的函数关系式为(0,x,1).
ⅱ、当PC绕点P顺时针旋转90°时,作E′G⊥AB交AB延长线于点G,
则同理可得△E′PG≌△CPB,E′G=BP=x.
∴△APE的面积S与x的函数关系式为
由ⅰ、ⅱ可得△APE的面积S与x的函数关系式为,(0,x,1)
②由①知S与x的函数关系式为,(0,x,1)
即,(0,x,1)
∴当时S的值最大,最大值为.此时点P所在的位置是边AB的中点处.
解析分析:(1)过点O作OM∥AB交PC于点M,首先根据四边形ABCD是正方形求出OA=OC,∠CAB=∠CBD=∠COM,然后根据角之间的关系求出∠OMQ=∠OQM,即可证明出AP=2QO,
(2)①先作出图形,然后进行分类讨论:i当PC绕点P逆时针旋转90°时,作EF⊥AB交BA延长线于点F,首先证明△EPF≌△CPB得到AP和EF的值,然后根据面积公式求出S和x的函数关系式,ii当PC绕点P顺时针旋转90°时,作EG⊥AB交AB延长线于点G,同理求出S和x的函数关系式,②根据二次函数的性质,把二次函数写成顶点坐标式求出最值.
点评:本题主要考查二次函数的最值、全等三角形的判定和正方形的知识点,本题把几何知识和函数问题结合起来,本题有点难度,还需要分类讨论,这是同学们容易忽略的.