已知如图,在等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AB=CD,AD=3,BC=9,tan∠ABC=4/3,直线MN是梯形的对称轴,点P是线段MN上一个动点(不与M、N重合),射线BP交线段CD于点E,过点C作CF∥AB交射线BP于点F. (1

问题描述:

已知如图,在等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AB=CD,AD=3,BC=9,tan∠ABC=

4
3
,直线MN是梯形的对称轴,点P是线段MN上一个动点(不与M、N重合),射线BP交线段CD于点E,过点C作CF∥AB交射线BP于点F.
(1)求证:PC2=PE•PF;
(2)设PN=x,CE=y,试建立y和x之间的函数关系式,并求出定义域;
(3)连接PD,在点P运动过程中,如果△EFC和△PDC相似,求出PN的长.

(1)∵AD∥BC,AB=CD,
∴∠ABC=∠DCB,
∵直线MN是梯形的对称轴,
∴PB=PC.
∴∠PBC=∠PCB,
∴∠ABP=∠DCP,
∵AB∥CF
∴∠ABP=∠F
∴∠F=∠DCP.
∵∠EPC=∠FPC,
∴△PEC∽△PCF,
∴PC2=PE•PF;
(2)过点E作EG⊥BC于G.
tan∠ABC=tan∠DCB=

4
3

EG=
4
5
y,GC=
3
5
y

由题意有EG∥MN,
PN
EG
BN
BG
,即
x
4
5
y
4.5
9−
3
5
y

∴y=
15x
x+6
(0<x≤3);
(3)(Ⅰ)当∠PDC=∠DCF时,PD∥CF,
∴∠F=∠DPF,
∵AB∥CF,
∴∠ABF=∠DPF,
∴∠MDP=∠ABC,
∵tan∠MDP=tan∠ABC=
3
4

1.5
4−x
3
4

∴x=2.
(Ⅱ)当∠PDC=∠FEC=∠DEP时,过点P作PH⊥DE交AD的延长线于点O.
DH=EH=
5−y
2

∴∠ODC=∠DCB,
∴DO=
DH
cos∠ODH
=
5−y
2
5
3

又∵
MO
MP
4
3

x=
25±
241
16

因为2都在定义域内,所以当x=
25±
241
16
或x=2时,△EFC和△PDC相似.