2. (2024·零陵区期末)如图,取一张矩形的纸片进行折叠,具体操作过程如图:
【问题探究】
(1)第一步:如图①,对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,折痕为EF,把纸片展平;
第二步:在AD上选一点P,沿BP折叠纸片,使点A落在矩形内部的点M处,连接PM,BM,根据以上操作,当点M在EF上时,∠PBM=
【类比应用】
(2)如图②,现将矩形纸片换成正方形纸片,继续探究,过程如下:将正方形纸片ABCD按照(1)中的方式操作,并延长PM交CD于点Q,连接BQ,当点M在EF上时,求∠MBQ的度数;
【拓展延伸】
(3)在(2)的探究中,正方形纸片的边长为4,改变点P在AD上的位置(点P不与点A,D重合),沿BP折叠纸片,使点A落在矩形内部的点M处,连接PM,BM,并延长PM交CD于点Q,连接BQ.当QF=1时,请求出AP的长.

【问题探究】
(1)第一步:如图①,对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,折痕为EF,把纸片展平;
第二步:在AD上选一点P,沿BP折叠纸片,使点A落在矩形内部的点M处,连接PM,BM,根据以上操作,当点M在EF上时,∠PBM=
30
°;【类比应用】
(2)如图②,现将矩形纸片换成正方形纸片,继续探究,过程如下:将正方形纸片ABCD按照(1)中的方式操作,并延长PM交CD于点Q,连接BQ,当点M在EF上时,求∠MBQ的度数;
【拓展延伸】
(3)在(2)的探究中,正方形纸片的边长为4,改变点P在AD上的位置(点P不与点A,D重合),沿BP折叠纸片,使点A落在矩形内部的点M处,连接PM,BM,并延长PM交CD于点Q,连接BQ.当QF=1时,请求出AP的长.
答案
30
(2) 解:由
(1)可得∠ ABM=60°,
$ \therefore ∠ CBM=∠ ABC-∠ ABM=90°-60°=30°$。
在正方形ABCD中,AB=BC,∠ A=∠ C=90°,
由折叠知AB=BM,∠ PMB=∠ A=90°,
$ \therefore BC=BM$,∠ BMQ=∠ C=90°。
在$\mathrm{Rt}△ BMQ$和$\mathrm{Rt}△ BCQ$中,
$ \begin{cases}BQ=BQ\\BM=BC\end{cases}$
$ \therefore \mathrm{Rt}△ BMQ≌\mathrm{Rt}△ BCQ(\mathrm{HL})$,$\therefore ∠ MBQ=∠ CBQ$,
$ \therefore ∠ MBQ=\frac{1}{2}∠ CBM=\frac{1}{2}×30°=15°$。
(3) 解:当点Q在点F的下方时,
$ \therefore DQ=QF+DF=1+\frac{1}{2}CD=1+2=3$,
$ \therefore CQ=CD-DQ=4-3=1$。
由
(2)知$\mathrm{Rt}△ BMQ≌\mathrm{Rt}△ BCQ$,
$ \therefore MQ=CQ=1$。
设AP=x,由折叠知MP=AP=x,
$ \therefore PQ=MP+MQ=x+1$,PD=AD-AP=4-x。
在$\mathrm{Rt}△ PDQ$中,$PD^2+DQ^2=PQ^2$,
$ \therefore (4-x)^2+3^2=(x+1)^2$,
解得$x=\frac{12}{5}$,即$AP=\frac{12}{5}$;
当点Q在点F的上方时,
$ \therefore CQ=CD-DQ=4-1=3$,$\therefore MQ=CQ=3$。
设AP=MP=x,
则PD=AD-AP=4-x,PQ=MP+MQ=x+3,
在$\mathrm{Rt}△ PDQ$中,$PD^2+DQ^2=PQ^2$,
$ \therefore (4-x)^2+1^2=(x+3)^2$,解得$x=\frac{4}{7}$,即$AP=\frac{4}{7}$。
综上,AP的长为$\frac{12}{5}$或$\frac{4}{7}$。
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