正方形ABCD内一点P,且角PAD等于角PDA等于15度,证明三角形PBC为等边三角形.

问题描述:

正方形ABCD内一点P,且角PAD等于角PDA等于15度,证明三角形PBC为等边三角形.

AngelisI 的方法是正确的。下面从另一个角度给出证明:
在正方形ABCD的里面取一点E,使△ADP≌△CDE。
∵△ADP≌△CDE,∴PD=ED,而∠PAD=∠PDA=15°,∴∠ECD=∠EDC=15°。
∵ABCD是正方形,∴∠ADC=90°,∴∠PDE=∠ADC-∠PDA-∠EDC=90°-15°-15°=60°。
由PD=ED、∠PDE=60°,得△PDE是等边三角形,∴PE=DE、∠PED=60°。
∵∠ECD=∠EDC=15°,∴∠CEP=180°-∠ECD-∠EDC=180°-15°-15°=150°。
∴∠CEP=360°-∠PED-∠CED=360°-60°-150°=150°,∴∠CEP=∠CED。
由PE=DE、CE=CE、∠CEP=∠CED,得:△ECP≌△ECD,∴CP=CD、∠ECP=∠ECD。
由正方形ABCD,有:∠BCD=90°、BC=CD,结合证得的CP=CD,得:BC=CP。
显然,∠PCB=∠BCD-∠ECP-∠ECD=∠BCD-2∠ECD=90°-2×15°=60°。
由BC=CP、∠PCB=60°,得:△PBC是等边三角形。

过P作PE垂直AD于E ,延长EP交BC于F
因为ABCD是正方形,所以AD∥BC,所以PF⊥BC。
因为∠PAD=∠PDA=15°
所以△PAD是等腰三角形
而PE⊥AD
所以EF为AD的垂直平分线
所以PB=PC
所以△PBC是等腰三角形
设正方形ABCD边长为a
那么在RT△PAE 中
PE=AE*tan15°=0.5a*tan15°
则PF=EF-PE=a-0.5a*tan15°
而tan∠PBC=PF/BF= (a-0.5a*tan15) / 0.5a=√3
所以∠PBC=60°
而△PBC是等腰三角形
所以△PBC是等边三角形
备注:tan15°=2 - √3 “√”表示根号

用同一法
分别作角P'BC=角P'CB=60度,P'为BP'与CP'的交点
△P'BC等边三角形
角P'BA=30度
AB=BC=BP'
△P'BA为等腰三角形
角P'AB=75度
角P'AD=15度
同理角P'DA=15度
而在A,D处作15度角的边的交点只有一个
所以P'与P重合
所以,原命题成立