10. 如图,$ \angle AOB = 120° $,点 $ P $ 为 $ \angle AOB $ 的平分线上的一个定点,且 $ \angle MPN $ 与 $ \angle AOB $ 互补,若 $ \angle MPN $ 在绕点 $ P $ 旋转的过程中,其两边分别与 $ OA $,$ OB $ 相交于 $ M $,$ N $ 两点,则以下结论:① $ PM = PN $;② $ OM + ON = OP $;③四边形 $ PMON $ 的面积保持不变;④ $ \triangle PMN $ 的周长保持不变。其中说法正确的是______(填序号)。

答案
①②③
解析
证明:
过点 $ P $ 作 $ PC \perp OA $ 于 $ C $,$ PD \perp OB $ 于 $ D $。
∵ $ OP $ 平分 $ \angle AOB $,$ \angle AOB = 120° $,
∴ $ PC = PD $,$ \angle POC = \angle POD = 60° $,$ \angle CPD = 360° - 90° - 90° - 120° = 60° $。
∵ $ \angle MPN $ 与 $ \angle AOB $ 互补,
∴ $ \angle MPN = 60° $,故 $ \angle CPM = \angle DPN $。
在 $ \triangle CPM $ 和 $ \triangle DPN $ 中:
$ \begin{cases} \angle PCM = \angle PDN = 90° \\PC = PD \\\angle CPM = \angle DPN \end{cases} $
∴ $ \triangle CPM \cong \triangle DPN $(ASA),
∴ $ PM = PN $,$ CM = DN $,①正确。
在 $ Rt\triangle POC $ 中,$ OC = OD = OP \cdot \cos 60° = \frac{1}{2}OP $,
∴ $ OM + ON = (OC - CM) + (OD + DN) = OC + OD = OP $,②正确。
$ S_{四边形PMON} = S_{四边形PCOD} $(面积为定值),③正确。
$ \triangle PMN $ 周长随旋转变化,④错误。
结论:①②③。
①②③
过点 $ P $ 作 $ PC \perp OA $ 于 $ C $,$ PD \perp OB $ 于 $ D $。
∵ $ OP $ 平分 $ \angle AOB $,$ \angle AOB = 120° $,
∴ $ PC = PD $,$ \angle POC = \angle POD = 60° $,$ \angle CPD = 360° - 90° - 90° - 120° = 60° $。
∵ $ \angle MPN $ 与 $ \angle AOB $ 互补,
∴ $ \angle MPN = 60° $,故 $ \angle CPM = \angle DPN $。
在 $ \triangle CPM $ 和 $ \triangle DPN $ 中:
$ \begin{cases} \angle PCM = \angle PDN = 90° \\PC = PD \\\angle CPM = \angle DPN \end{cases} $
∴ $ \triangle CPM \cong \triangle DPN $(ASA),
∴ $ PM = PN $,$ CM = DN $,①正确。
在 $ Rt\triangle POC $ 中,$ OC = OD = OP \cdot \cos 60° = \frac{1}{2}OP $,
∴ $ OM + ON = (OC - CM) + (OD + DN) = OC + OD = OP $,②正确。
$ S_{四边形PMON} = S_{四边形PCOD} $(面积为定值),③正确。
$ \triangle PMN $ 周长随旋转变化,④错误。
结论:①②③。
①②③
11. 如图,在正方形 $ ABCD $ 中,$ AB = 2 $,对角线 $ AC $ 与 $ BD $ 相交于点 $ O $,点 $ E $ 在线段 $ AO $ 上(与端点不重合)。将线段 $ EB $ 绕点 $ E $ 逆时针旋转 $ 90° $ 到 $ EF $ 的位置,点 $ F $ 恰好落在线段 $ CD $ 上,$ FH \perp AC $,垂足为 $ H $。
(1) 求证:$ \triangle OBE \cong \triangle HEF $;
(2) 设 $ OE = x $,求 $ OE^2 - CF $ 的最小值。

(1) 求证:$ \triangle OBE \cong \triangle HEF $;
(2) 设 $ OE = x $,求 $ OE^2 - CF $ 的最小值。
答案
(1)略;
(2)$OE^2-CF$的最小值是$-\frac{1}{2}$.
12. 已知 $ □ ABCD $,请仅用无刻度直尺完成下列作图(保留作图痕迹)。
(1) 如图 1,$ E $ 是 $ □ ABCD $ 的边 $ AB $ 上的点,在 $ CD $ 边上找一点 $ F $,使得 $ CF = AE $;
(2) 如图 2,$ P $ 是 $ □ ABCD $ 内部的点,过点 $ P $ 作直线 $ l $,使得直线 $ l $ 平分四边形 $ ABCD $ 的面积;
(3) 如图 3,$ E $ 为 $ BC $ 上一点,且 $ CE = CD $,作 $ \angle ABC $ 的平分线 $ BP $。

(1) 如图 1,$ E $ 是 $ □ ABCD $ 的边 $ AB $ 上的点,在 $ CD $ 边上找一点 $ F $,使得 $ CF = AE $;
(2) 如图 2,$ P $ 是 $ □ ABCD $ 内部的点,过点 $ P $ 作直线 $ l $,使得直线 $ l $ 平分四边形 $ ABCD $ 的面积;
(3) 如图 3,$ E $ 为 $ BC $ 上一点,且 $ CE = CD $,作 $ \angle ABC $ 的平分线 $ BP $。
答案
(1) 连接AC、BD交于点O,连接EO并延长交CD于F,F即为所求。
(2) 连接AC、BD交于点O,过P、O作直线l,直线l即为所求。
(3) 连接DE,连接AC交DE于点F,连接BF并延长交AD于P,BP即为所求。
(2) 连接AC、BD交于点O,过P、O作直线l,直线l即为所求。
(3) 连接DE,连接AC交DE于点F,连接BF并延长交AD于P,BP即为所求。
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