
在Rt△ABC中,∠C=90°,∠B=30°,AB=4,将△ABC绕着点A顺时针旋转,得到△AED.
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(1)如图①,当点D落在AB边上时,连接CE,求CE的长;(2)如图②,连接BE,直线CD与BE交于点P,求证:点P是BE的中点;(3)在(2)的条件下,点Q为AD中点,连接PQ,在旋转的过程中,当PQ=2时,则PD^2的值为多少?请直接写出答案.
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(1)解:连接BE,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∴∠BAC=90°-∠ABC=90°-30°=60°,∵将△ABC绕着点A顺时针旋转得到△AED且点D在AB边上,∴AB=AE,∠BAE=60°,∴△ABE是等边三角形,∴AB=BE=4,∠ABE=60°,∠CBE=∠ABC+∠ABE=30°+60°=90°,∵∠ABC=30°,∴cos∠ABC=BC/AB,∴cos30°=√3/2=BC/4,解得:BC=2√3,∴CE=√(BC^2+BE^2)=√[(2√3)^2+4^2]=2√7;
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(2)证明:过点E作EF∥BC交CP延长线于点F,∴∠BCP=∠F,∵∠ACB=90°,∴∠BCP+∠ACD=90°,∵AC=AD,∴∠ACD=∠ADC,∵∠ADE=90°,∴∠ADC+∠EDF=90°,∴∠BCP=∠EDF(等角的余角相等),∵∠BCP=∠F,∴∠EDF=∠F,∴ED=EF,∵ED=BC,∴BC=EF,在△BCP和△EFP中,∠BPC=∠EPF,∠BCP=∠F,BC=EF,∴△BCP≌△EFP(AAS),∴BP=EP,即点P是BE的中点;
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(3)①当点P在AC上方时,如图所示,取AE中点G,连接PQ、QG,由(2)知,点P是BE的中点,∴PG=AB/2=4/2=2,即PQ=PG=2,∵Q、G分别为AD、AE中点,∴QG=DE/2=2√3/2=√3,过点P作PH⊥QG于点H,交DE于点M,∴QH=QG/2=√3/2,∴PH=√(PQ^2-QH^2)=√[2^2-(√3/2)^2]=√13/2,∵QG是△ADE中DE边上的中位线,∴QG∥DE,∵∠ADE=90°,∴QG⊥AD,∵PH⊥QG,∴四边形DQHM是长方形,∴DM=QH=√3/2,MH=DQ=AD/2=2/2=1,∴PM=PH-MH=√13/2-1,在Rt△PMD中,PD^2=PM^2+DM^2=(√13/2-1)^2+(√3/2)^2=5-√13;
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②当点P在AC下方时,如图所示,取AE中点G,连接PQ、QG,由(2)知,点P是BE的中点,∴PG=AB/2=4/2=2,即PQ=PG=2,∵Q、G分别为AD、AE中点,∴QG=DE/2=2√3/2=√3,过点P作PH⊥QG于点H,交DE于点M,∴QH=QG/2=√3/2,∴PH=√(PQ^2-QH^2)=√[2^2-(√3/2)^2]=√13/2,∵QG是△ADE中DE边上的中位线,∴QG∥DE,∵∠ADE=90°,∴QG⊥AD,∵PH⊥QG,∴四边形DQHM是长方形,∴DM=QH=√3/2,MH=DQ=AD/2=2/2=1,∴PM=PH+MH=√13/2+1,在Rt△PMD中,PD^2=PM^2+DM^2=(√13/2+1)^2+(√3/2)^2=5+√13;综上所述,求得PD^2的值为5-√13或5+√13.
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