如图,菱形ABCD对象线相交于O,∠ABC=120°,P为对角线AC上的一点,∠MPN的两边PM、PN与菱形边AD、CD分别相交于M、N,且∠MPN=60°

问题描述:

如图,菱形ABCD对象线相交于O,∠ABC=120°,P为对角线AC上的一点,∠MPN的两边PM、PN与菱形边AD、CD分别相交于M、N,且∠MPN=60°
(1)当点P与点O重合时,求证:AM+CN=跟号3 AO
(2)点P在线段OA上(不与点A、O重合)若AP=2PO,则线段AM、CN、AO满足的数量关系为:2AM+CN= AO;

郭敦顒回答:
∵菱形ABCD对象线相交于O,∠ABC=120°,
∴∠BAD=60°,AB=BC=CD=AD=BD,
(1)当点P与点O重合时,求证:AM+CN=(√3 )AO
当OM⊥AD,ON⊥CD时,∠MON=∠MPN =60°,符合题设条件,
此时,∠AOM=60°,AM=AOsin60°=[(√3 )/2]AO,CN=AM
∴AM+CN=(√3 )AO,这是在特殊情况下的证明.下面给出一般情况下的证明:
在△AOM中,令∠AOM=∠1<90°,∠AMO=∠3=150°-∠1,
在△CON中,令∠CON=∠2<90°=120°-∠1,
∠CNO=∠4=150°-∠2=150°-(120°-∠1)=30°+∠1,
则∠1+∠2=180°-60°=120°,∠3+∠4=180°,∠4=180°-∠3,
按正弦定理,
AM/sin∠1=AO/sin∠3=OM/sin30°,CN/sin∠2=COsin∠4=AO/sin∠3=ON/sin30°
∴OM=ON
∴AM=AOsin∠1/sin30°,CN= AOsin∠2/sin30°
AM+CN=OM(sin∠1+ sin∠2)/ sin30°=OM[sin∠1+ sin(120°-∠1)]/ sin30°
∴AM+CN=
AO(sin∠1+ sin∠2)/ sin∠3=AO[sin∠1+ sin(120°-∠1)]/ sin(150°-∠1)
按三角函数的和差化积公式
sinα+sinβ=2sin[(α+β)/2] cos[(α-β)/2]
[sin∠1+ sin(120°-∠1)]=2 sin60°cos(60°-∠1)
∵2 sin60°=√3,
又∵cos(60°-∠1)/ sin(150°-∠1)= cos(-∠1)/ sin(90°-∠1)=1
∴AM+CN=(√3 )AO第二问呢???没有解答呀郭敦顒继续回答:∵AO=[(1/2)√3]AD,AD= [(2/3)√3] AO。满足的数量关系为:2AM+CN=[(2/3)√3] AO,此时,2AM=AD,CN=0,或2AM→AD,CN→0。在其它的情况下2AM+CN=kAo,系数k为一变量,其表达式略;M的取值范围为AQ,Q是 AD的中点,N在CD上。当MP⊥AO时,AM=AD/3,2AM= [(2/9)√3] AO,DN=MP=AM/2,CN=CD-DN= [(2/3)√3] AO-AM/2,2AM+CN=[(2/3)√3] AO+1.5AM。