试题

题目:
(2011·广州一模)如图,已知矩形ABCD,AB=
3
,BC=3
,在BC上取两点E,F(E在F左边),以EF为边作等边青果学院三角形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
青果学院解:(1)过P作PQ⊥BC于Q
∵矩形ABCD∴∠B=90°,即AB⊥BC,又AD∥BC∴PQ=AB=
3

∵△PEF是等边三角形∴∠PFQ=60°在Rt△PQF中,sin60°=
3
PF
∴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=
3
,BC=3
tan∠1=
AB
BC
=
3
3

∴∠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
青果学院
证法二:在Rt△ABC中,AB=
3
,BC=3
,∴tan∠1=
AB
BC
=
3
3

∴∠1=30°∵△PEF是等边三角形,PE=2,∴∠2=∠4=∠5=60°,∴∠6=90°
在Rt△CEG中,∠1=30°,∴EG=
1
2
EC
,即EG=
1
2
(3-BE)

在Rt△PGH中,∠7=30°,∴PG=
1
2
PH
,∴PE=EG+PG=
1
2
(3-BE)+
1
2
PH=2
,∴PH-BE=1
证法三:在Rt△ABC中,AB=
3
,BC=3
,∴tan∠1=
AB
BC
=
3
3

AC2=AB2+BC2,∴∠1=30°,AC=2
3
,∵△PEF是等边三角形,∴∠4=∠5=60°
∴∠6=∠8=90°,∴△EGC∽△PGH,∴
PH
EC
=
PG
EG
,∴
PH
3-BE
=
2-EG
EG

①∵∠1=∠1,∠B=∠6=90°,∴△CEG∽△CAB,∴
EG
AB
=
EC
AC
,即
EG
3
=
3-BE
2
3
,∴EG=
1
2
(3-BE)

②把②代入①得,
PH
3-BE
=
2-
1
2
(3-BE)
1
2
(3-BE)
,∴PH-BE=1 (14分)
青果学院解:(1)过P作PQ⊥BC于Q
∵矩形ABCD∴∠B=90°,即AB⊥BC,又AD∥BC∴PQ=AB=
3

∵△PEF是等边三角形∴∠PFQ=60°在Rt△PQF中,sin60°=
3
PF
∴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=
3
,BC=3
tan∠1=
AB
BC
=
3
3

∴∠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
青果学院
证法二:在Rt△ABC中,AB=
3
,BC=3
,∴tan∠1=
AB
BC
=
3
3

∴∠1=30°∵△PEF是等边三角形,PE=2,∴∠2=∠4=∠5=60°,∴∠6=90°
在Rt△CEG中,∠1=30°,∴EG=
1
2
EC
,即EG=
1
2
(3-BE)

在Rt△PGH中,∠7=30°,∴PG=
1
2
PH
,∴PE=EG+PG=
1
2
(3-BE)+
1
2
PH=2
,∴PH-BE=1
证法三:在Rt△ABC中,AB=
3
,BC=3
,∴tan∠1=
AB
BC
=
3
3

AC2=AB2+BC2,∴∠1=30°,AC=2
3
,∵△PEF是等边三角形,∴∠4=∠5=60°
∴∠6=∠8=90°,∴△EGC∽△PGH,∴
PH
EC
=
PG
EG
,∴
PH
3-BE
=
2-EG
EG

①∵∠1=∠1,∠B=∠6=90°,∴△CEG∽△CAB,∴
EG
AB
=
EC
AC
,即
EG
3
=
3-BE
2
3
,∴EG=
1
2
(3-BE)

②把②代入①得,
PH
3-BE
=
2-
1
2
(3-BE)
1
2
(3-BE)
,∴PH-BE=1 (14分)
考点梳理
相似三角形的判定与性质;等边三角形的性质;勾股定理;矩形的性质.
(1)△PEF的高等于矩形的长,过P作PQ⊥BC于Q,利用三角函数即可求解;
(2)根据AD∥BC即可证明两个三角形相似;
(3)根据等角对等边即可证明FC=FH,根据PH+FH=2,BE+EF+FC=3即可求解.
本题主要考查了等边三角形的计算,以及相似三角形的判定与性质,等腰三角形的计算可以通过作高线转化为直角三角形的计算.
几何综合题.
找相似题