题目:
(2011·广州一模)如图,已知矩形
ABCD,AB=,BC=3,在BC上取两点E,F(E在F左边),以EF为边作等边

三角形PEF,使顶点P在AD上,PE,PF分别交AC于点G,H.
(1)求△PEF的边长;
(2)在不添加辅助线的情况下,当F与C不重合时,先直接判断△APH与△CFH是如下关系中的哪一种:然后证明你的判断.
①△APH与△CFH全等;
②△APH与△CFH相似;
③△APH与△CFH成中心对称;
④△APH与△CFH成轴对称;
(3)若△PEF的边EF在线段BC上移动.试猜想:PH与BE有何数量关系?并证明你猜想的结论.
答案

解:(1)过P作PQ⊥BC于Q
∵矩形ABCD∴∠B=90°,即AB⊥BC,又AD∥BC∴
PQ=AB=∵△PEF是等边三角形∴∠PFQ=60°在Rt△PQF中,
sin60°=∴PF=2∴△PEF的边长为2. (4分)
(2)判断:△APH∽△CFH∵矩形ABCD∴AD∥BC∴∠2=∠1
又∵∠3=∠4,∴△APH∽△CFH (9分)
(3)猜想:PH与BE的数量关系是:PH-BE=1
证法一:在Rt△ABC中,
AB=,BC=3∴
tan∠1==∴∠1=30°,∵△PEF是等边三角形,∴∠2=60°,PF=EF=2,∵∠2=∠1+∠3,∴∠3=30°
∴∠1=∠3,∴FC=FH,∵PH+FH=2,BE+EF+FC=3,∴PH-BE=1

证法二:在Rt△ABC中,
AB=,BC=3,∴
tan∠1==∴∠1=30°∵△PEF是等边三角形,PE=2,∴∠2=∠4=∠5=60°,∴∠6=90°
在Rt△CEG中,∠1=30°,∴
EG=EC,即
EG=(3-BE)在Rt△PGH中,∠7=30°,∴
PG=PH,∴
PE=EG+PG=(3-BE)+PH=2,∴PH-BE=1
证法三:在Rt△ABC中,
AB=,BC=3,∴
tan∠1==,
AC
2=AB
2+BC
2,∴
∠1=30°,AC=2,∵△PEF是等边三角形,∴∠4=∠5=60°
∴∠6=∠8=90°,∴△EGC∽△PGH,∴
=,∴
=①∵∠1=∠1,∠B=∠6=90°,∴△CEG∽△CAB,∴
=,即
=,∴
EG=(3-BE)②把②代入①得,
=,∴PH-BE=1 (14分)

解:(1)过P作PQ⊥BC于Q
∵矩形ABCD∴∠B=90°,即AB⊥BC,又AD∥BC∴
PQ=AB=∵△PEF是等边三角形∴∠PFQ=60°在Rt△PQF中,
sin60°=∴PF=2∴△PEF的边长为2. (4分)
(2)判断:△APH∽△CFH∵矩形ABCD∴AD∥BC∴∠2=∠1
又∵∠3=∠4,∴△APH∽△CFH (9分)
(3)猜想:PH与BE的数量关系是:PH-BE=1
证法一:在Rt△ABC中,
AB=,BC=3∴
tan∠1==∴∠1=30°,∵△PEF是等边三角形,∴∠2=60°,PF=EF=2,∵∠2=∠1+∠3,∴∠3=30°
∴∠1=∠3,∴FC=FH,∵PH+FH=2,BE+EF+FC=3,∴PH-BE=1

证法二:在Rt△ABC中,
AB=,BC=3,∴
tan∠1==∴∠1=30°∵△PEF是等边三角形,PE=2,∴∠2=∠4=∠5=60°,∴∠6=90°
在Rt△CEG中,∠1=30°,∴
EG=EC,即
EG=(3-BE)在Rt△PGH中,∠7=30°,∴
PG=PH,∴
PE=EG+PG=(3-BE)+PH=2,∴PH-BE=1
证法三:在Rt△ABC中,
AB=,BC=3,∴
tan∠1==,
AC
2=AB
2+BC
2,∴
∠1=30°,AC=2,∵△PEF是等边三角形,∴∠4=∠5=60°
∴∠6=∠8=90°,∴△EGC∽△PGH,∴
=,∴
=①∵∠1=∠1,∠B=∠6=90°,∴△CEG∽△CAB,∴
=,即
=,∴
EG=(3-BE)②把②代入①得,
=,∴PH-BE=1 (14分)