Question

已知四邊形ABCD，點E是射線BC上的一個動點（點E不與B、C兩點重合），線段BE的垂直平分線交射線AC于點P，連接DP，PE．
（1）若四邊形ABCD是正方形，猜想PD與PE的關(guān)系，并證明你的結(jié)論．
（2）若四邊形ABCD是矩形，（1）中的PD與PE的關(guān)系還成立嗎？______（填：成立或不成立）．
（3）若四邊形ABCD是矩形，AB=6，cos∠ACD=，設(shè)AP=x，△PCE的面積為y，當(dāng)AP＞AC時，求y與x之間的函數(shù)關(guān)系式．

Answer 1

解：（1）PE=PD，PE⊥PD
①如圖1，2，當(dāng)點E在射線BC邊上，且交點P在對角線AC上時，連接PB
∵四邊形ABCD是正方形，
∴AB=AD，∠BAP=∠DAP．
在△BAP與△DAP中，
∵，
∴△BAP≌△DAP（SAS）．
∴PB=PD，
∵點P在BE的垂直平分線上，
∴PB=PE，
∴PE=PD，
∵△BAP≌△DAP，
∴∠DPA=∠APB．
又∵∠APB=180°-45°-∠ABP=135°-∠ABP，
∴∠DPA=135°-∠ABP．
又∵PE=PB，
∴∠BPE=180°-2∠PBE，
∴∠DPE=360°-∠DPA-∠APB-∠BPE，
=360°-2（135°-∠ABP）-180°+2∠PBE，
=360°-270°+2∠ABP-180°+2∠PBE，
=90°，
∴PE⊥PD；
②如圖3，P、C兩點重合，DC=CE，∠DCE=90°，
則PE=PD，PE⊥PD．
③如圖4，當(dāng)點E在BC邊的延長線上且點P在對角線AC的延長線上時，
連接PB，
∵四邊形ABCD是正方形，
∴AB=AD，∠BAP=∠DAP．
在△BAP與△DAP中
∵，
∴△BAP≌△DAP（SAS）．
∴PB=PD，
∴∠PBA=∠PDA，
∴∠PBE=∠PDC，
∵點P在BE的垂直平分線上，
∴PB=PE，
∴∠PBE=∠PEB，
∴∠PDC=∠PEB，
∴∠DFC=∠EFP，
∴∠EPF=∠DCF=90°，
∴PE⊥PD，
故結(jié)論PE=PD，PE⊥PD 成立；

（2）當(dāng)四邊形ABCD是矩形，無法證明△BAP≌△DAP，
故（1）中的猜想不成立．
故答案為：不成立；

（3）①如圖5，當(dāng)點P在線段AC上時，
∵四邊形ABCD是矩形，AB=6，
∴DC=AB=6，
∴∠ABC=∠ADC=90°，
∵cos∠ACD==，
∴AD=8，AC=10，
作PQ⊥BC于點Q，
∴PQ∥AB，
∴=，
∴=，
∴BQ=x，
∴BE=x，
∴CE=x-8，
∴△CPQ∽△CAB，
∴=，
∴=，
∴PQ=6-x，
∴y=EC×PQ，
=（x-8）（ 6-x），
=-x²+x-24（5＜x＜10）；
②如圖6，當(dāng)點P在線段AC的延長線上時，
∵PQ∥AB，
∴△CPQ∽△CAB，
∴=，
∴=，
∴PQ=x-6，
∴=，
∴=，
∴CQ=x-8，
∴BQ=x，
∴BE=x，
∴EC=x-8，
∴y=EC×PQ，
=（x-8）（x-6），
=x²-x+24（x＞10）．
分析：（1）根據(jù)①當(dāng)點E在射線BC邊上，且交點P在對角線AC上時，②P、C兩點重合時，③當(dāng)點E在BC邊的延長線上且點P在對角線AC的延長線上時，利用三角形的全等判定以及正方形性質(zhì)，可以得出PE⊥PD，PE=PD；
（2）當(dāng)四邊形ABCD是矩形，無法證明△BAP≌△DAP，故（1）中的猜想不成立．
（3）根據(jù)①當(dāng)點P在線段AC上時，②當(dāng)點P在線段AC的延長線上時，利用三角形相似得出，分別分析即可得出y與x之間的函數(shù)關(guān)系式．
點評：此題主要考查了正方形的性質(zhì)以及全等三角形的判定與性質(zhì)、相似三角形的性質(zhì)的判定與性質(zhì)等知識，此題涉及到分類討論思想，這是數(shù)學(xué)中常用思想同學(xué)們應(yīng)有意識的應(yīng)用．