Question

如圖1，已知梯形ABCD中，AD∥BC，AB=10，BC=12，，點P在邊BC上移動（點P不與點B、C重合），點Q在射線AD上移動，且在移動的過程中始終有∠APQ=∠CAD，PQ交AC于點E．
（1）求對角線AC的長；
（2）若PB=4，求AE的長；
（3）當△APE為等腰三角形時，求PB的長．

Answer 1

解：（1）作AH⊥BC，垂足為H（1分）．
在Rt△ABH中，∵，
∴，
∴HC=BC-BH=12-6=6（1分）
∴AH===8，
在Rt△AHC中，由勾股定理得（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，
∴（1分），即解得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△APE是等腰三角形時，△ACP也一定是等腰三角形．
①當PC=AC=10時，PB=BC-PC=BC-AB=12-10=2（1分）．
②當PA=PC時，∠PAC=∠PCA=∠ABC，∴△ACP∽△BCA（1分）．
∴∴AC²=PC•BC，即10²=12PC，解得∴（1分）．
③當AC=AP時，則有∠APC=∠ACB=∠ABC，
∵點P在BC邊上，∴點P與點B重合，
這與點P不與點B重合矛盾．
所以AC≠AP（1分）．
綜上所述，當△APE是等腰三角形時，PB=2或（1分）．
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的長度；
（2）先證明△ABP∽△PCE，然后由相似三角形的對應邊成比例求得CE的長度，從而求得AE=AB-CE=10-3.2=6.8；
（3）由△APE∽△ACP推知，當△APE是等腰三角形時，△ACP也一定是等腰三角形．所以應該分類討論：①當PC=AC=10時，PB=BC-PC=BC-AB；②當PA=PC時，△ACP∽△BCA③當AC=AP時，AE≠AP．
點評：本題綜合考查了相似三角形的判定與性質、梯形、解直角三角形、勾股定理等幾何知識．注意，解答（3）時，要分類討論，以防漏解．