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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.
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∵BC=12, ∴EF=6.
以EF为直径作⊙O,过点O作OQ⊥BC,垂足为Q,连接EQ、FQ,如图②. ∵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, ∴∠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.
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∵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
.
若点M在点H的左边,则DM=DH+HM=400﹣45∵400﹣45
+30
>340,
+30.
∴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
﹣30
<340,
﹣30
.
∴DM<CD.
∴点M在线段CD上.
综上所述:在线段CD上存在唯一的点M,使∠AMB=60°,
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此时DM的长为(400﹣45﹣30)米.
点评: 本题考查了垂直平分线的性质、矩形的性质、等边三角形的性质、正方形的判定与性
质、直线与圆的位置关系、圆周角定理、三角形的中位线定理、全等三角形的判定与性质、勾股定理、特殊角的三角函数值等知识,考查了操作、探究等能力,综合性非常强.而构造等边三角形及其外接圆是解决本题的关键.
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