Question

將兩塊含30°角且大小相同的直角三角板如圖1擺放．

（1）將圖1中△A₁B₁C繞點C順時針旋轉45°得圖2，點P₁是A₁C與AB的交點，求證：CP₁=AP₁；
（2）將圖2中△A₁B₁C繞點C順時針旋轉30°到△A₂B₂C（如圖3），點P₂是A₂C與AB的交點．線段CP₁與P₁P₂之間存在一個確定的等量關系，請你寫出這個關系式并說明理由；
（3）將圖3中線段CP₁繞點C順時針旋轉60°到CP₃（如圖4），連接P₃P₂，求證：P₃P₂⊥AB．

Answer 1

【答案】分析：（1）由旋轉可知，△P₁AC是含有特殊角45°，30°的鈍角三角形，作垂線，把問題轉化到兩個直角三角形求CP₁，AP₁的關系；
（2）此時，可推出∠1=30°，∠2=45°，△P₁P₂C是含有特殊角45°，30°的鈍角三角形，類似地作垂線，解直角三角形，確定CP₁，P₁P₂的關系；
（3）分析旋轉角及圖形特征，易證△CP₁P₂≌△CP₃P₂，根據角的關系證明垂直．
解答：（1）證明：過點P₁作CA的垂線，垂足為D．
易知：△CDP₁為等腰直角三角形，
△P₁DA是直角三角形，且∠A=30°，
所以CP₁=P₁D，P₁D=AP₁，
故CP₁=AP₁．

（2）解：過點P₁作CA₂的垂線，垂足為E，
易知：△P₁EP₂是等腰直角三角形，
（其中∠2=∠A+∠P₂CA=45°），
因為△P₁CE是直角三角形，且∠1=30°，
所以CP₁=2P₁E，P₁E=P₁P₂，
故CP₁=P₁P₂．

（3）證明：將圖3中線段CP₁繞點C順時針旋轉60°到CP₃，
易證：△CP₁P₂≌△CP₃P₂，于是∠CP₃P₂=∠CP₁P₂=105°，
∴∠P₁P₂P₃=360°-105°×2-60°=90°，
故P₂P₃⊥AB．
點評：本題考查旋轉的性質．旋轉變化前后，對應線段、對應角分別相等，圖形的大小、形狀都不改變，充分運用特殊直角三角形的特點找線段關系．