Question

在一次課題學(xué)習(xí)中活動(dòng)中，老師提出了如下一個(gè)問(wèn)題：
點(diǎn)P是正方形ABCD內(nèi)的一點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)P畫(huà)直線l分別交正方形的兩邊于點(diǎn)M、N，使點(diǎn)P是線段MN的三等分點(diǎn)，這樣的直線能夠畫(huà)幾條？
經(jīng)過(guò)思考，甲同學(xué)給出如下畫(huà)法：
如圖1，過(guò)點(diǎn)P畫(huà)PE⊥AB于E，在EB上取點(diǎn)M，使EM=2EA，畫(huà)直線MP交AD于N，則直線MN就是符合條件的直線l．
根據(jù)以上信息，解決下列問(wèn)題：
（1）甲同學(xué)的畫(huà)法是否正確？請(qǐng)說(shuō)明理由；
（2）在圖1中，能否畫(huà)出符合題目條件的直線？如果能，請(qǐng)直接在圖1中畫(huà)出；
（3）如圖2，A₁，C₁分別是正方形ABCD的邊AB、CD上的三等分點(diǎn)，且A₁C₁∥AD．當(dāng)點(diǎn)P在線段A₁C₁上時(shí)，能否畫(huà)出符合題目條件的直線？如果能，可以畫(huà)出幾條？
（4）如圖3，正方形ABCD邊界上的A₁，A₂，B₁，B₂，C₁，C₂，D₁，D₂都是所在邊的三等分點(diǎn)．當(dāng)點(diǎn)P在正方形ABCD內(nèi)的不同位置時(shí)，試討論，符合題目條件的直線l的條數(shù)的情況．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用△MPE∽△MNA中的成比例線段可知EM=2EA，所以MP：MN=2：3，即點(diǎn)P是線段MN的一個(gè)三等分點(diǎn)；
（2）由（1）中的證明過(guò)程可知，在EB上取M₁，使EM₁=AE，直線M₁P就是滿足條件的直線，所以能畫(huà)出一條符合題目條件的直線；
（3）當(dāng)點(diǎn)P在線段A₁C₁上，根據(jù)正方形的性質(zhì)可知能夠畫(huà)出符合題目條件的直線有無(wú)數(shù)條；
（4）分情況討論．
解答：解：（1）甲同學(xué)的畫(huà)法正確；
∵PE∥AD，
∴△MPE∽△MNA，
∴，
∵EM=2EA，
∴MP：MN=2：3，
∴點(diǎn)P是線段MN的一個(gè)三等分點(diǎn)．

（2）能畫(huà)出一個(gè)符合題目條件的直線，在EB上取M₁，使EM₁=AE，直線M₁P就是滿足條件的直線，圖2；

（3）若點(diǎn)P在線段A₁C₁上，能夠畫(huà)出符合題目條件的直線無(wú)數(shù)條，圖3；

（4）若點(diǎn)P在A₁C₁，A₂C₂，B₁D₁，B₂D₂上時(shí)，可以畫(huà)出無(wú)數(shù)條符合條件的直線l；
當(dāng)點(diǎn)P在正方形ABCD內(nèi)部時(shí)，不存在這樣的直線l，使得點(diǎn)P是線段MN的三等分點(diǎn)；
當(dāng)點(diǎn)P在矩形ABB₁D₁，CDD₂B₂，ADD₂D₁，BB₁B₂C內(nèi)部時(shí)，過(guò)點(diǎn)P可畫(huà)出兩條符合條件的直線l，使得點(diǎn)P是線段MN的三等分點(diǎn)．
點(diǎn)評(píng)：主要考查了正方形的性質(zhì)和復(fù)雜作圖的運(yùn)用．掌握正方形的性質(zhì)并具備綜合分析的能力是解題的關(guān)鍵．