Question

如圖，已知梯形ABCD中，AD∥BC，AB⊥BC，AB=4，AD=CD=5，cot∠C=

3

4

．點(diǎn)P在邊BC上運(yùn)動（點(diǎn)P不與點(diǎn)B、點(diǎn)C重合），一束光線從點(diǎn)A出發(fā)，沿AP的方向射出，經(jīng)BC反射后，反射光線PE交射線CD于點(diǎn)E．

（1）當(dāng)PE=CE時(shí)，求BP的長度；
（2）當(dāng)點(diǎn)E落在線段CD上時(shí)，設(shè)BP=x，DE=y，試求y與x之間的函數(shù)關(guān)系，并寫出其定義域；
（3）連接PD，若以點(diǎn)A、P、D為頂點(diǎn)的三角形與△PCE相似，試求BP的長度．

Answer 1

分析：（1）先根據(jù)已知證明∠APB=∠C，再根據(jù)三角函數(shù)的知識得出PE=CE時(shí)，BP的長度；
（2）延長PE與AD的延長線交于點(diǎn)F，根據(jù)平行線的性質(zhì)即可得出與x之間的函數(shù)關(guān)系；
（3）若△APD與△PCE相似，則有兩種情況：（�。�∠ADP=∠C時(shí)，△APD∽△PEC，根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得出BP的長度；（ⅱ）∠APD=∠C時(shí)，△APD∽△DCP，根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得出BP的長度．

解答：解：（1）根據(jù)已知，得BC=8，∠APB=∠EPC（1分）
∵PE=CE∴∠EPC=∠C
∴∠APB=∠C
（方法一）∵cot∠C=

3

4

∴

BP

AB

=

3

4

（1分）
∵AB=4∴BP=3（1分）
即BP=3時(shí)，PE=CE
（方法二）∴AP∥DC
∴PC=AD=5（1分）
∴BP=3（1分）
即BP=3時(shí)，PE=CE

（2）延長PE與AD的延長線交于點(diǎn)F，
∵BP=x，
∵光線從點(diǎn)A出發(fā)，沿AP的方向射出，經(jīng)BC反射，
∴PC=8-x，AF=2x（1分）
∵DE=y，DC=AD=5，
∴EC=5-y，DF=2x-5
∵AF∥BC
∴

DF

PC

=

DE

EC

（1分）
即

2x-5

8-x

=

y

5-y

（1分）
∴y=

5(2x-5)

x+3

（1分）
∵點(diǎn)E在線段CD上
∴函數(shù)定義域?yàn)?span id="zkim6gz" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

5

2

≤x＜8（1分）

（3）∵AD∥BC∴∠DAP=∠APB，
∵∠APB=∠EPC∴∠DAP=∠EPC（1分）
若△APD與△PCE相似，則有如下兩種情況：
（�。�∠ADP=∠C時(shí)，
推出BP=2時(shí)，△APD∽△PEC；（2分）
（ⅱ）∠APD=∠C時(shí)
（法一）又∵∠ADP=∠DPC∴△APD∽△DCP
∴PD²=AD•PC
∵PD²=4²+（5-x）²（1分）
∴16+（5-x）²=5（8-x）（1分）
解得x1，2=

5± 21

2

，經(jīng)檢驗(yàn)，均符合題意
故x1，2=

5± 21

2

時(shí)，△APD∽△PCE；（1分）
∴當(dāng)BP為2，

5± 21

2

時(shí)，△APD與△PCE相似．
（法二）過點(diǎn)D作DH⊥AP于點(diǎn)H
∵∠DAP=∠APB∴

AB

AP

=

DH

AD

，

BP

AP

=

AH

AD

∵AP=

42+x2

∴DH=

20

16+x2

，AH=

5x

16+x2

∴HP=

16+x2

-

5x

16+x2

（1分）
∵cot∠C=

a

∴

b

4(

16+x2

-

5x

16+x2

)=3•

20

16+x2

（1分）
解得x=

5+ 21

2

，或x=

5- 21

2

，
故x=

5± 21

2

時(shí)，△APD∽△PCE；（1分）
∴當(dāng)BP為2，

5± 21

2

時(shí)，△APD與△PCE相似．

點(diǎn)評：本題主要考查了梯形的性質(zhì)，平行線的性質(zhì)，相似三角形的判定和性質(zhì)以及函數(shù)知識的綜合應(yīng)用，要根據(jù)對應(yīng)角的不同進(jìn)行分類求解．