Question

【題目】如圖（1），P為△ABC所在平面上一點，且∠APB=∠BPC=∠CPA=120°，則點P叫做△ABC的費馬點．

（1）如果點P為銳角△ABC的費馬點，且∠ABC=60°．

①求證：△ABP∽△BCP；

②若PA=3，PC=4，則PB= ．

（2）已知銳角△ABC，分別以AB、AC為邊向外作正△ABE和正△ACD，CE和BD 相交于P點．如圖（2）

①求∠CPD的度數；

②求證：P點為△ABC的費馬點．

Answer 1

【答案】（1）證明見解析（2）證明見解析

【解析】

試題分析：（1）①根據題意，利用內角和定理及等式性質得到一對角相等，利用兩角相等的三角形相似即可得證；

②由三角形ABP與三角形BCP相似，得比例，將PA與PC的長代入求出PB的長即可；

（2）①根據三角形ABE與三角形ACD為等邊三角形，利用等邊三角形的性質得到兩對邊相等，兩個角為60°，利用等式的性質得到夾角相等，利用SAS得到三角形ACE與三角形ABD全等，利用全等三角形的對應角相等得到∠1=∠2，再由對頂角相等，得到∠5=∠6，即可求出所求角度數；

②由三角形ADF與三角形CPF相似，得到比例式，變形得到積的恒等式，再由對頂角相等，利用兩邊成比例，且夾角相等的三角形相似得到三角形AFP與三角形CFD相似，利用相似三角形對應角相等得到∠APF為60°，由∠APD+∠DPC，求出∠APC為120°，進而確定出∠APB與∠BPC都為120°，即可得證．

試題解析：（1）證明：①∵∠PAB+∠PBA=180°﹣∠APB=60°，∠PBC+∠PBA=∠ABC=60°，

∴∠PAB=∠PBC，

又∵∠APB=∠BPC=120°，

∴△ABP∽△BCP，

②解：∵△ABP∽△BCP，

∴，

∴PB2=PAPC=12，

∴PB=2；

（2）解：①∵△ABE與△ACD都為等邊三角形，

∴∠BAE=∠CAD=60°，AE=AB，AC=AD，

∴∠BAE+∠BAC=∠CAD+∠BAC，即∠EAC=∠BAD，

在△ACE和△ABD中，

，

∴△ACE≌△ABD（SAS），

∴∠1=∠2，

∵∠3=∠4，

∴∠CPD=∠6=∠5=60°；

②證明：∵△ADF∽△CFP，

∴AFPF=DFCF，

∵∠AFP=∠CFD，

∴△AFP∽△CDF．

∴∠APF=∠ACD=60°，

∴∠APC=∠CPD+∠APF=120°，

∴∠BPC=120°，

∴∠APB=360°﹣∠BPC﹣∠APC=120°，

∴P點為△ABC的費馬點．