如图,把 $\triangle EFP$ 放置在菱形 $ABCD$ 中,使得顶点 $E$,$F$,$P$ 分别在线段 $AB$,$AD$,$AC$ 上,已知 $EP=FP=6$,$EF=6\sqrt 3$,$\angle BAD=60^\circ$,且 $AB > 6\sqrt3$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
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    几何部分
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    几何模型
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    对角互补模型
  • 题型
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    几何部分
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    几何模型
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    对角互补模型
  • 题型
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    几何部分
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    几何模型
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    对角互补模型
  1. $\angle EPF$ 的大小;
    标注
    • 题型
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      几何部分
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      几何模型
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      对角互补模型
    答案
    $\angle EPF=120^\circ$
    解析
    如图,过点 $P$ 作 $PG \perp EF$ 于 $G$.因为 $PE=PF=6$,$EF=6\sqrt 3$,
    所以 $FG=EG= 3\sqrt 3$,$\angle FPG=\angle EPG= \dfrac{\angle EPF}{2}$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle FPG$ 中,$\sin \angle FPG = \dfrac{FG}{PF} = \dfrac{3\sqrt 3 }{6} = \dfrac{\sqrt 3 }{2}$.
    所以 $\angle FPG=60^\circ$.
    所以 $\angle EPF = 2\angle FPG = 120^\circ$.
  2. 若 $AP=8$,求 $AE+AF$ 的值;
    标注
    • 题型
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      几何部分
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      几何模型
      >
      对角互补模型
    答案
    $AE+AF=10\sqrt3$
    解析
    作 $PM\perp AB$ 于 $M$,$PN\perp AD$ 于 $N$.因为 $AC$ 为菱形 $ABCD$ 的对角线,
    所以 $\angle DAC=\angle BAC$,$PM=PN$.
    所以 $AM=AN$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle PME$ 和 $\mathrm {Rt}\triangle PNF$ 中,
    $\begin{cases}PM=PN,\\PE=PF,\end{cases}$
    所以 $\mathrm {Rt}\triangle PME\cong \mathrm {Rt}\triangle PNF$
    所以 $NF= ME$.
    又 $AP=10$,
    所以 $AM = AN = AP\cdot\cos 30^{\circ}= 10 \times \dfrac{\sqrt 3 }{2}= 5\sqrt 3 $.
    所以 $AE+AF=\left(AM+ME\right)+\left(AN-NF\right)=AM+AN= 10\sqrt3$.
  3. 若 $\triangle EFP$ 的三个顶点 $E$,$F$,$P$ 分别在线段 $AB$,$AD$,$AC$ 上 运动,请直接写出 $AP$ 长的最大值和最小值.
    标注
    • 题型
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      几何部分
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      几何模型
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      对角互补模型
    答案
    $AP$ 的最大值为 $12$,$AP$ 的最小值为 $6$
    解析
    ① 当点 $F,A$ 重合时,点 $P$ 位于 $P_1$ 处,此时 $AP=AP_1=6$.
    ② 当 $EF\perp AC$ 时,点 $P$ 位于 $P_2$ 处,如图.此时 $OF=3\sqrt{3}$.
    所以 $AO=\sqrt{3}OF=9$,$ P_2O=\dfrac{\sqrt{3}}{3}OF=3$.
    所以 $AP$ 的最大值为 $12$,$AP$ 的最小值为 $6$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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