题目【发现问题】
如图
1,点
P在等边三角形
ABC内,且
∠APC=150∘,
PA=3,
PC=4,求
PB的长.小明发现,以
AP为边作等边三角形
APD,连接
BD,得到
△ABD;由等边三角形的性质,可证
△ACP≌△ABD,得
PC=BD;由已知
∠APC=150∘,可知
∠PDB的大小,进而可求得
PB的长.
(1)请回答:在图
1中,
∠PDB=______,
PB=______.【问题解决】
(2)参考小明思考问题的方法,解决下面问题:
如图
2,
△ABC中,
∠ACB=90∘,
AC=BC,点
P在
△ABC内,且
PA=1,
PB=17,
PC=22,求
∠APC和
AC的长.
【灵活运用】
(3)如图
3,某公园中有一块四边形空地
ABCD,连接
AC,
BD.已知
AB=BD,
∠ABD=90∘,
BC=62米,
DC=9米,公园规划部计划在四边形
ABCD内种植郁金香以供游客观赏,并将
AC修建成观赏栈道,为保证观赏效果,要使
AC的长度尽可能大
(AC的宽度不计),求此时种植郁金香的面积.

知识点:三角形章节:第13章 三角形 / 13.1 三角形的概念
答案与解析
答案
(1)∵△APD为等边三角形,
∴∠ADP=60∘,
AP=DP=3,
∵△ACP≌△ABD,∠APC=150∘,
∴∠ADB=150∘,
BD=PC=4,
∴∠PDB=∠ADB−∠ADP=90∘.
在
Rt△BDP中,
BP=DP2+BD2=5.
故答案为:
90∘,
5.
(2)如图,将
△CPA绕点
C逆时针旋转
90∘得到
△CGB,连接
PG.
∵△CPA≌△CBG,
∴CP=CG=22,
∠CPG=∠CGP=45∘,
AP=BG=1,
∴PG=2CP=4.
∵PA=1,
PB=17,
∴PG2+BG2=PB2,
∴△PBG是直角三角形,且
∠PGB=90∘.
∵∠CGP=45∘,
∴∠CGB=45∘+90∘=135∘,
∴∠APC=135∘.
此时
∠APC+∠CPG=180∘,即
A、
P、
G三点共线.
∴AG=AP+PG=5,
在
Rt△ABG中,
AB=AG2+BG2=26,
又
∵△ACB为等腰直角三角形,
∴AC=13.
综上:
∠APC=135∘;
AC=13;
(3)如图,过
B作
BP⊥BC,使
BP=BC.
∵∠ABP+∠PBD=∠CBD+∠PBD=90∘,
∴∠ABP=∠CBD,
又
∵AB=BD,
∴△ABP≌△DBC(SAS),
∴AP=CD=9m,
∵CP=BC2+BP2=12m,
∴在
△APC中,根据三边关系可得:
PC−AP⩽AC⩽PC+AP(三点共线时取等),即
3⩽AC⩽21,
∴如图,当
APC三点共线时,
AC=21m最大.
∵∠BAP+∠CAP+∠ADB=90∘,
∠BAP=∠CDB,
∴∠CDB+∠CAP+∠ADB=90∘,
∴∠ACD=90∘.
∴S四边形ABCD=S△ABC+S△ACD,
过
B作
BH⊥BC于点
H,由
△BCP是等腰直角三角形易得,
BH=6m,
∴S四边形ABCD=S△ABC+S△ACD=21AC⋅BH+21AC⋅CD=157.5m2.
∴当
AC最大时,四边形
ABCD的面积为
157.5m2.
解析
(1)∵△APD为等边三角形,
∴∠ADP=60∘,
AP=DP=3,
∵△ACP≌△ABD,∠APC=150∘,
∴∠ADB=150∘,
BD=PC=4,
∴∠PDB=∠ADB−∠ADP=90∘.
在
Rt△BDP中,
BP=DP2+BD2=5.
故答案为:
90∘,
5.
(2)如图,将
△CPA绕点
C逆时针旋转
90∘得到
△CGB,连接
PG.
∵△CPA≌△CBG,
∴CP=CG=22,
∠CPG=∠CGP=45∘,
AP=BG=1,
∴PG=2CP=4.
∵PA=1,
PB=17,
∴PG2+BG2=PB2,
∴△PBG是直角三角形,且
∠PGB=90∘.
∵∠CGP=45∘,
∴∠CGB=45∘+90∘=135∘,
∴∠APC=135∘.
此时
∠APC+∠CPG=180∘,即
A、
P、
G三点共线.
∴AG=AP+PG=5,
在
Rt△ABG中,
AB=AG2+BG2=26,
又
∵△ACB为等腰直角三角形,
∴AC=13.
综上:
∠APC=135∘;
AC=13;
(3)如图,过
B作
BP⊥BC,使
BP=BC.
∵∠ABP+∠PBD=∠CBD+∠PBD=90∘,
∴∠ABP=∠CBD,
又
∵AB=BD,
∴△ABP≌△DBC(SAS),
∴AP=CD=9m,
∵CP=BC2+BP2=12m,
∴在
△APC中,根据三边关系可得:
PC−AP⩽AC⩽PC+AP(三点共线时取等),即
3⩽AC⩽21,
∴如图,当
APC三点共线时,
AC=21m最大.
∵∠BAP+∠CAP+∠ADB=90∘,
∠BAP=∠CDB,
∴∠CDB+∠CAP+∠ADB=90∘,
∴∠ACD=90∘.
∴S四边形ABCD=S△ABC+S△ACD,
过
B作
BH⊥BC于点
H,由
△BCP是等腰直角三角形易得,
BH=6m,
∴S四边形ABCD=S△ABC+S△ACD=21AC⋅BH+21AC⋅CD=157.5m2.
∴当
AC最大时,四边形
ABCD的面积为
157.5m2.