Question

已知：如圖，AB⊥BC，AD∥BC，AB=3，AD=2．點(diǎn)P在線段AB上，連接PD，過點(diǎn)D作PD的垂線，與BC相交于點(diǎn)C．設(shè)線段AP的長為x．

（1）當(dāng)AP=AD時(shí)，求線段PC的長；
（2）設(shè)△PDC的面積為y，求y關(guān)于x的函數(shù)解析式，并寫出函數(shù)的定義域；
（3）當(dāng)△APD∽△DPC時(shí)，求線段BC的長．

Answer 1

【答案】分析：（1）過C作CE垂直于AE，交AD的延長線于E點(diǎn)，在由AB垂直于BC，PD垂直于CD，以及AD平行于BC，得到三個(gè)角為直角，再由AD與BC平行，利用兩直線平行同旁內(nèi)角互補(bǔ)得到∠BAC為直角，利用三個(gè)角為直角的四邊形是矩形得到ABCE為矩形，根據(jù)矩形的對(duì)邊相等可得出CE=AB=3，利用同角的余角相等的一對(duì)角相等，再由一對(duì)直角相等，利用兩對(duì)對(duì)應(yīng)角相等的兩三角形相似可得出三角形ADP與三角形DEC相似，由相似得比例，將AD與AP的長代入，得到DE=CE=3，在直角三角形ADP與直角三角形DEC中，分別利用勾股定理求出DP與DC的長，在直角三角形PDC中，利用勾股定理即可求出PC的長；
（2）在直角三角形APD中，由AP=x，AD=2，利用勾股定理表示出PD，再由三角形ADP與三角形DEC相似，由相似得比例，將AD與CE的長代入，根據(jù)表示出的PD表示出DC，根據(jù)三角形PDC為直角三角形，利用兩直角邊乘積的一半，即可表示出三角形PDC的面積，以及此時(shí)x的范圍；
（3）當(dāng)三角形APD相似于三角形DPC時(shí)，即得三角形APD，三角形DPC，以及三角形DCE都相似，分兩種情況考慮：
（i）當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)B不重合時(shí)，可得出∠APD=∠DPC，由三角形APD與三角形DCE相似得比例，再由三角形APD與三角形DPC相似得比例，將比例式變形后相等，可得出DE=AD，由AD的長得出DE的長，根據(jù)AD+DE=AE求出AE的長，再由ABCE為矩形，可得出BC=AE，即可得到BC的長；（ii）當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)B重合時(shí)，如圖所示∠ABD=∠DBC，再由AD與BC平行，利用兩直線平行內(nèi)錯(cuò)角相等得到一對(duì)角相等，等量代換并利用等角對(duì)等邊得到AB=AD，為AB與AD不相等，故此種情況不存在，綜上，得到滿足題意的BC的長．
解答：解：（1）過點(diǎn)C作CE⊥AD，交AD的延長線于點(diǎn)E，

∵AB⊥BC，CE⊥AD，PD⊥CD，AD∥BC，
∴∠ABC=∠AEC=∠PDC=90°，
∵AD∥BC，
∴∠BAE+∠ABC=180°，又∠ABC=90°，
∴∠BAE=90°，
∴四邊形ABCE為矩形，又AB=3，
∴CE=AB=3，
又∵∠ADP+∠EDC=90°，且∠DCE+∠EDC=90°，
∴∠ADP=∠DCE，又∠BAD=∠DEC=90°，
∴△APD∽△DCE，
∴=，
由AP=AD=2，CE=3，得：DE=CE=3，
在Rt△APD和Rt△DCE中，
根據(jù)勾股定理得：PD==2，CD==3，
在Rt△PDC中，根據(jù)勾股定理得：
PC===；
（2）在Rt△APD中，由AD=2，AP=x，
根據(jù)勾股定理得：PD=，
∵△APD∽△DCE，且CE=3，AD=2，
∴==，
∴CD=PD=，
在Rt△PCD中，S_△PCD=PD•CD=××，
∴所求函數(shù)解析式為y=x²+3，此時(shí)函數(shù)的定義域?yàn)?≤x≤3；
（3）當(dāng)△APD∽△DPC時(shí)，即得△APD∽△DPC∽△DCE，
根據(jù)題意，當(dāng)△APD與△DPC相似時(shí)，有下列兩種情況：
（i）當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)B不重合時(shí)，可知∠APD=∠DPC，
由△APD∽△EDC，得=，即=，
由△APD∽△DPC，得=，
∴=，又AD=2，
∴DE=AD=2，
∴AE=AD+DE=4，
又∵∠ABC=∠BAE=∠AEC=90°，
∴四邊形ABCE是矩形，
∴BC=AE=4；
（ii）當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)B重合時(shí)，可知∠ABD=∠DCB，
又AD∥BC，∴∠ADB=∠DBC，
∴∠ABD=∠ADB，
∴AD=AB，
而AD=2，AB=3，即AD≠AB，
故此種情況不存在．

綜上，當(dāng)△APD∽△DPC時(shí)，線段BC的長為4．
點(diǎn)評(píng)：此題考查了相似綜合題，涉及的知識(shí)有：相似三角形的判定與性質(zhì)，矩形的判定與性質(zhì)，以及勾股定理，利用了數(shù)形結(jié)合及分類討論的思想，靈活運(yùn)用相似三角形的判定與性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵．