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拓展:利用正n五边形的性质得到BC=DC,∠ABC=∠BCD,从而判断出△DCN≌△CBM,再利用全等三角形的性质得到∠CDN=∠BCM,再利用三角形的内角和,即可. 【解答】探究:(1)解:∵△ABC是等边三角形,
∴BC=AC,∠ACB=∠ABC=60°. ∴∠ACN=∠CBM=60°. 在△ACN和△CBM中,
∴△ACN≌△CBM. (2)解:∵△DCN≌△CBM, ∴∠CAN=∠BCM,
∵∠ABC=∠BMC+∠BCM,∠BAN=∠BAC+∠CAN,
∴∠CPN=∠BMC+∠BAN=∠BMC+∠BAC+∠CAN=∠BMC+∠BAC+∠BCM=∠ABC+∠BAC=60°+60°=120°, 故答案为120.
应用:将等边三角形换成正方形, 解:四边形ABCD是正方形,
∴BC=DC,∠ABC=∠BCD=90°. ∴∠MBC=∠DCN=120°. 在△DCN和△CBM中,
∴△DCN≌△CBM. ∴∠CDN=∠BCM, ∵∠BCM=∠PCN ∴∠CDN=∠PCN
在Rt△DCN中,∠CDN+∠CND=90°, ∴∠PCN+∠CND=90°, ∴∠CPN=90,
将等边三角形换成正五边形,
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五边形ABCDE是正五边形,
∴BC=DC=108°. ∴∠MBC=∠DCN=72°. 在△DCN和△CBM中,
∴△DCN≌△CBM.
∴∠BMC=∠CND,∠BCM=∠CDN, ∵∠ABC=∠BMC+∠BCM=108°
∴∠CPN=180°﹣(∠CND+∠PCN)=180°﹣(∠CND+∠BCM)=180°﹣(∠BCM+∠BMC)=180°﹣108°=72°. 故答案为90,72. 拓展
解:方法和上面正五边形的方法一样,得到∠CPN=180°﹣(∠CND+∠PCN)=180°﹣(∠CND+∠BCM)=180°﹣(∠BCM+∠BMC)=180°﹣108°=72° 故答案为
.
【点评】本题是四边形的综合题,也是一道规律题,主要考查了正n边形的性质,涉及知识点比较多,如等边三角形、正方形、正五边形的性质,如由四边形ABCD是正方形,得到BC=DC,∠ABC=∠BCD=90°,全等三角形的性质和判定,三角形的内角和定理,对顶角相等,解题的关键是充分利用三角形的外角等于与它不相邻的两内角之和(或者三角形的内角和).
23.如图,△ABC是等边三角形,AB=4cm,CD⊥AB于点D,动点P从点A出发,沿AC以2cm/s的速度向终点C运动,当点P出发后,过点P作PQ∥BC交折线AD﹣DC于点Q,以PQ为边作等边三角形PQR,设四边形APRQ与△ACD重叠部分图形的面积为S(cm2),点P运动的时间为t(s).
(1)当点Q在线段AD上时,用含t的代数式表示QR的长; (2)求点R运动的路程长;
(3)当点Q在线段AD上时,求S与t之间的函数关系式;
(4)直接写出以点B、Q、R为顶点的三角形是直角三角形时t的值.
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【考点】相似形综合题. 【专题】综合题;分类讨论.
【分析】(1)易证△APQ是等边三角形,即可得到QR=PQ=AP=2t;
(2)过点A作AG⊥BC于点G,如图②,易得点R运动的路程长是AG+CG,只需求出AG、CG就可解决问题;
(3)四边形APRQ与△ACD重叠部分图形可能是菱形,也可能是五边形,故需分情况讨论,然后运用割补法就可解决问题;
(4)由于直角顶点不确定,故需分情况讨论,只需分∠QRB=90°和∠RQB=90°两种情况讨论,即可解决问题.
【解答】解:(1)如图①,
∵△ABC是等边三角形, ∴∠ACB=∠B=60°. ∵PQ∥BC,
∴∠APQ=∠ACB=60°,∠AQP=∠B=60°, ∴△APQ是等边三角形. ∴PQ=AP=2t.
∵△PQR是等边三角形, ∴QR=PQ=2t;
(2)过点A作AG⊥BC于点G,如图②,
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则点R运动的路程长是AG+CG. 在Rt△AGC中,∠AGC=90°,sin60°=∴AG=2
,CG=2.
+2;
=
,cos60°=
=,AC=4,
∴点R运动的路程长2
(3)①当0<t≤时,如图③,
S=S菱形APRQ=2×S正△APQ=2×②当<t≤1时,如图④
×(2t)2=2t2;
PE=PC?sin∠PCE=(4﹣2t)×=2﹣t, ∴ER=PR﹣PE=2t﹣(2﹣t)=3t﹣2,
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∴EF=ER?tanR=(3t﹣2)
∴S=S菱形APRQ﹣S△REF =2
(3)t=或t=
提示:①当∠QRB=90°时,如图⑤,
t2﹣
(3t﹣2)2=﹣
t2+6
t﹣2
;
cos∠RQB==,
∴QB=2QR=2QA, ∴AB=3QA=6t=4, ∴t=;
②当∠RQB=90°时,如图⑥,
同理可得BC=3RC=3PC=3(4﹣2t)=4, ∴t=.
【点评】本题主要考查了等边三角形的判定与性质、特殊角的三角函数值、等边三角形的面积公式(等边三角形的面积等于边长平方的
倍)等知识,运用分类讨论的数学思想是解决本题的关键.