Question

如圖1，已知梯形ABCD中，AD∥BC，AB=10，BC=12，cosB=

3

5

，點(diǎn)P在邊BC上移動(dòng)（點(diǎn)P不與點(diǎn)B、C重合），點(diǎn)Q在射線AD上移動(dòng)，且在移動(dòng)的過(guò)程中始終有∠APQ=∠CAD，PQ交AC于點(diǎn)E．
（1）求對(duì)角線AC的長(zhǎng)；
（2）若PB=4，求AE的長(zhǎng)；
（3）當(dāng)△APE為等腰三角形時(shí)，求PB的長(zhǎng)．

Answer 1

分析：（1）作AH⊥BC，垂足為H．在直角三角形ABH中，利用余弦三角函數(shù)的定義求得BH=6，所以HC=6；然后在Rt△AHC中，由勾股定理求得AC的長(zhǎng)度；
（2）先證明△ABP∽△PCE，然后由相似三角形的對(duì)應(yīng)邊成比例求得CE的長(zhǎng)度，從而求得AE=AB-CE=10-3.2=6.8；
（3）由△APE∽△ACP推知，當(dāng)△APE是等腰三角形時(shí)，△ACP也一定是等腰三角形．所以應(yīng)該分類(lèi)討論：①當(dāng)PC=AC=10時(shí)，PB=BC-PC=BC-AB；②當(dāng)PA=PC時(shí)，△ACP∽△BCA③當(dāng)AC=AP時(shí)，AE≠AP．

解答：解：（1）作AH⊥BC，垂足為H（1分）．
在Rt△ABH中，∵cosB=

BH

AB

，
∴BH=ABcosB=10×

3

5

=6，
∴HC=BC-BH=12-6=6（1分）
∴AH=

AB2-BH2

=

102-62

=8，
在Rt△AHC中，由勾股定理得AC=

AH2+HC2

=

82+62

=10（1分）

（2）∵AB=10，Ac=10，
∴AB=AC，
∴∠B=∠ACB，
∵AD∥BC，得∠CAD=∠ACB，
∵∠APQ=∠CAD，
∴∠APQ=∠ACB，
∴∠B=∠ACB=∠APQ．
∵∠APC=∠B+∠BAP=∠APQ+∠QPC，
又∵∠APQ=∠B，∴∠BAP=∠QPC，
即∠BAP=∠EPC（2分）
又∵∠B=∠ACB∴△ABP∽△PCE，
∴

PB

AB

=

CE

PC

（1分），即

4

10

=

CE

12-4

解得CE=3.2
∴AE=AB-CE=10-3.2=6.8（2分）

（3）∵∠APQ=∠ACB，即∠APE=∠ACB
又∵∠PAE=∠PAC
∴△APE∽△ACP（1分）
∴當(dāng)△APE是等腰三角形時(shí)，△ACP也一定是等腰三角形．
①當(dāng)PC=AC=10時(shí)，PB=BC-PC=BC-AB=12-10=2（1分）．
②當(dāng)PA=PC時(shí)，∠PAC=∠PCA=∠ABC，∴△ACP∽△BCA（1分）．
∴

AC

PC

=

BC

AC

∴AC²=PC•BC，即10²=12PC，解得PC=

25

3

∴PB=

11

3

（1分）．
③當(dāng)AC=AP時(shí)，則有∠APC=∠ACB=∠ABC，
∵點(diǎn)P在BC邊上，∴點(diǎn)P與點(diǎn)B重合，
這與點(diǎn)P不與點(diǎn)B重合矛盾．
所以AC≠AP（1分）．
綜上所述，當(dāng)△APE是等腰三角形時(shí)，PB=2或PB=

11

3

（1分）．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了相似三角形的判定與性質(zhì)、梯形、解直角三角形、勾股定理等幾何知識(shí)．注意，解答（3）時(shí)，要分類(lèi)討論，以防漏解．