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已知梯形ABCD,AD∥BC,AB⊥BC,AD=1,AB=2,BC=3,

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/22 00:09:15
问题1:过点D作DE⊥BC于点E,
∵梯形ABCD,AD∥BC,AB⊥BC
∴四边形ABED是矩形,
∴DE=AB=2,BE=AD=1,
∴CE=BC-BE=2,
∴DC=2
2,
∵四边形PCQD是平行四边形,
若对角线PQ、DC相等,则四边形PCQD是矩形,
设PB=x,则AP=2-x,
在Rt△DPC中,PD2+PC2=DC2,即x2+32+(2-x)2+1=8,
化简得x2-2x+3=0,
∵△=(-2)2-4×1×3=-8<0,
∴方程无解,
∴对角线PQ与DC不可能相等.
问题2:如图2,在平行四边形PCQD中,设对角线PQ与DC相交于点G,
则G是DC的中点,
过点Q作QH⊥BC,交BC的延长线于H,
∵AD∥BC,
∴∠ADC=∠DCH,即∠ADP+∠PDG=∠DCQ+∠QCH,
∵PD∥CQ,
∴∠PDC=∠DCQ,
∴∠ADP=∠QCH,
又∵PD=CQ,
∴Rt△ADP≌Rt△HCQ,
∴AD=HC,
∵AD=1,BC=3,
∴BH=4,
∴当PQ⊥AB时,PQ的长最小,即为4.
问题3:如图2′,设PQ与DC相交于点G,
∵PE∥CQ,PD=DE,

DG
GC=
PD
CQ=
1
2,
∴G是DC上一定点,
作QH⊥BC,交BC的延长线于H,
同理可证∠ADP=∠QCH,
∴Rt△ADP∽Rt△HCQ,

AD
CH=
PD
CQ=
1
2,
∴CH=2,
∴BH=BC+CH=3+2=5,
∴当PQ⊥AB时,PQ的长最小,即为5.
问题4:如图3,设PQ与AB相交于点G,
∵PE∥BQ,AE=nPA,

PA
BQ=
AG
BG=
1
n+1,
∴G是AB上一定点,
作QH∥CD,交CB的延长线于H,过点C作CK⊥CD,交QH的延长线于K,
∵AD∥BC,AB⊥BC,
∴∠D=∠QHC,∠DAP+∠PAG=∠QBH+∠QBG=90°,∠PAG=∠QBG,
∴∠QBH=∠PAD,
∴△ADP∽△BHQ,

AD
BH=
PA
BQ=
1
n+1,
∵AD=1,
∴BH=n+1,
∴CH=BH+BC=3+n+1=n+4,
过点D作DM⊥BC于M,
则四边形ABMD是矩形,
∴BM=AD=1,DM=AB=2
∴CM=BC-BM=3-1=2=DM,
∴∠DCM=45°,
∴∠KCH=45°,
∴CK=CH•cos45°=

2
2(n+4),
∴当PQ⊥CD时,PQ的长最小,最小值为

2
2(n+4).