Question

24、如圖，點P是正方形ABCD對角線AC上一動點，點E在射線BC上，且PB=PE，連接PD，O為AC中點．
（1）如圖1，當點P在線段AO上時，試猜想PE與PD的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系，不用說明理由；
（2）如圖2，當點P在線段OC上時，（1）中的猜想還成立嗎？請說明理由；
（3）如圖3，當點P在AC的延長線上時，請你在圖3中畫出相應(yīng)的圖形（尺規(guī)作圖，保留作圖痕跡，不寫作法），并判斷（1）中的猜想是否成立？若成立，請直接寫出結(jié)論；若不成立，請說明理由．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)點P在線段AO上時，利用三角形的全等判定可以得出PE⊥PD，PE=PD；
（2）利用三角形全等得出，BP=PD，由PB=PE，得出PE=PD，要證PE⊥PD；從三方面分析，當點E在線段BC上（E與B、C不重合）時，當點E與點C重合時，點P恰好在AC中點處，當點E在BC的延長線上時，分別分析即可得出；
（3）利用PE=PB得出P點在BE的垂直平分線上，利用垂直平分線的性質(zhì)只要以P為圓心，PB為半徑畫弧即可得出E點位置，利用（2）中證明思路即可得出答案．

解答：解：（1）當點P在線段AO上時，
PE與PD的數(shù)量關(guān)系和位置關(guān)系分別為：PE=PD，PE⊥PD；

（2）∵四邊形ABCD是正方形，AC為對角線，
∴BA=DA，∠BAP=∠DAP=45°，
∵PA=PA，
∴△BAP≌△DAP（SAS），
∴PB=PD，
又∵PB=PE，
∴PE=PD．
（i）當點E在線段BC上（E與B、C不重合）時，
∵PB=PE，
∴∠PBE=∠PEB，
∴∠PEB=∠PDC，
而∠PEB+∠PEC=180°，
∴∠PDC+∠PEC=180°，
∴∠DPE=360°-（∠BCD+∠PDC+∠PEC）=90°，
∴PE⊥PD．
（ii）當點E與點C重合時，點P恰好在AC中點處，此時，PE⊥PD．
（iii）當點E在BC的延長線上時，如圖．
∵∠PEC=∠PDC，∠1=∠2，
∴∠DPE=∠DCE=90°，
∴PE⊥PD．
綜合（i）（ii）（iii），PE⊥PD；

（3）同理即可得出：PE⊥PD，PD=PE．

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)和尺規(guī)作圖等知識，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．