数学求助 帮帮忙
在三角形ABC中,AB=AC不等于BC,在三角形所在的平面内有一点P,使三角形PBC,PAB,PAC.都为等腰三角形,这样的点一共可以找几个?简述理由。
参考答案:这道题比较繁琐,推导的时候请跟着画图,要清楚一些
分三种情况考虑:
1. AB和AC都不是腰,那么有PA=PB=PC,P即⊿ABC的外心O
2. AB是腰,那么有AB=PA或AB=PB,分两种情况
(1) AB=PA,那么AC=PA也是腰,P在⊙(A,AB)上。针对⊿PBC是等腰三角形,分三种情况
① PB=PC,P在BC的中垂线上,该中垂线和⊙(A,AB)有两个交点P1,P2,均满足要求
【注:显然P1,P2不会和A,B,C重合。但其中一个可能和外心O重合,此时,⊿OAB为等边三角形,∠OAB=60°,同理∠OAC=60°,∠BAC=120°】
② BC=PB,那么P在⊙(B,BC)上,⊙(A,AB)和⊙(B,BC)有两个交点,其中一个是C,另一个交点P3满足要求
【注:显然P3不会和A,B,C重合。且P3不会与O,P1,P2重合,否则P3位于BC的中垂线上,可以推得PA=PB=PC=AB=AC=BC,这是不可能的。】
③ BC=PC,类似②,得到另外一个符合要求的点P4
【注:P4也不会和P3重合,否则将位于BC中垂线上】
(2) AB=PB,P在⊙(B,AB)上,同样针对⊿PBC讨论
① PB=PC,此时PC=AC,情况同2(1)①,得到P1,P2
② BC=PB,有AB=BC,这不可能
③ BC=PC,P在⊙(C,BC)上
【此时考虑⊿PAC,若PA=AC,在2(1)①中考虑过了;若PC=AC,那么AC=BC,不成立;因此必有PA=PC,P在AC的中垂线上。问题在于,⊙(B,AB),⊙(C,BC),AC的中垂线,这三者是否存在交点?】
这是一个平面几何问题。结果是,当且仅当∠BAC=36°或108°时,存在一个交点P5,且P5不会和A,B,C,O,P1,P2,P3,P4重合。证明过程比较复杂,你只需画出标准的图验证结果。
3. AC是腰,类似2的讨论,在∠BAC=36°或108°时可得到新的点P6(与P5不重合)
综合起来:
当∠BAC=36°或108°时,有7个点O,P1,P2,P3,P4,P5,P6满足要求
当∠BAC=120°时,有4个点P1,P2,P3,P4满足要求
在∠BAC为其它角时,有5个点O,P1,P2,P3,P4满足要求