23. (本题 16 分)
问题解决:
在数学课上,老师提出了这样一个问题:如图甲,点$P是正方形ABCD$内一点,$PA = 1$,$PB = 2$,$PC = 3$。你能求出$\angle APB$的度数吗?
小明通过观察、分析,形成了如下思路:
思路一:将$\triangle BPC绕点B逆时针旋转90^{\circ}$,得到$\triangle BP'A$,连接$PP'$,求出$\angle APB$的度数。
思路二:将$\triangle APB绕点B顺时针旋转90^{\circ}$,得到$\triangle CP'B$,连接$PP'$,求出$\angle APB$的度数。
请参考小明的思路,任选一种写出完整的解答过程。
类比探究:
如图乙,若点$P是正方形ABCD$外一点,$PA = 3$,$PB = 1$,$PC = \sqrt{11}$,求$\angle APB$的度数。


问题解决:
在数学课上,老师提出了这样一个问题:如图甲,点$P是正方形ABCD$内一点,$PA = 1$,$PB = 2$,$PC = 3$。你能求出$\angle APB$的度数吗?
小明通过观察、分析,形成了如下思路:
思路一:将$\triangle BPC绕点B逆时针旋转90^{\circ}$,得到$\triangle BP'A$,连接$PP'$,求出$\angle APB$的度数。
思路二:将$\triangle APB绕点B顺时针旋转90^{\circ}$,得到$\triangle CP'B$,连接$PP'$,求出$\angle APB$的度数。
请参考小明的思路,任选一种写出完整的解答过程。
类比探究:
如图乙,若点$P是正方形ABCD$外一点,$PA = 3$,$PB = 1$,$PC = \sqrt{11}$,求$\angle APB$的度数。
答案
问题解决:$\boxed{135°}$;类比探究:$\boxed{45°}$。
解析
问题解决:
选择思路一:将$\triangle BPC$绕点$B$逆时针旋转$90°$得到$\triangle BP'A$,连接$PP'$。
1. 旋转性质:$\triangle BPC \cong \triangle BP'A$,则$BP'=BP=2$,$P'A=PC=3$,$\angle PBP'=90°$。
2. 等腰直角$\triangle PBP'$:$PP'=\sqrt{BP^2+BP'^2}=\sqrt{2^2+2^2}=2\sqrt{2}$,$\angle BP'P=45°$。
3. 直角$\triangle APP'$:$PA=1$,$PP'=2\sqrt{2}$,$P'A=3$。
$\because PA^2 + PP'^2 = 1^2 + (2\sqrt{2})^2 = 1 + 8 = 9 = P'A^2$,
$\therefore \angle APP'=90°$。
4. 求$\angle APB$:$\angle APB = \angle APP' + \angle PPB = 90° + 45° = 135°$。
类比探究:
将$\triangle APB$绕点$B$顺时针旋转$90°$得到$\triangle CP'B$,连接$PP'$。
1. 旋转性质:$\triangle APB \cong \triangle CP'B$,则$BP'=BP=1$,$PC'=PA=3$,$\angle PBP'=90°$。
2. 等腰直角$\triangle PBP'$:$PP'=\sqrt{BP^2+BP'^2}=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt{2}$,$\angle BP'P=45°$。
3. 直角$\triangle PP'C$:$PC=\sqrt{11}$,$PC'=3$,$PP'=\sqrt{2}$。
$\because PC'^2 + PP'^2 = 3^2 + (\sqrt{2})^2 = 9 + 2 = 11 = PC^2$,
$\therefore \angle PP'C=90°$。
4. 求$\angle APB$:$\angle APB = \angle CP'B = \angle PP'C - \angle BP'P = 90° - 45° = 45°$。
选择思路一:将$\triangle BPC$绕点$B$逆时针旋转$90°$得到$\triangle BP'A$,连接$PP'$。
1. 旋转性质:$\triangle BPC \cong \triangle BP'A$,则$BP'=BP=2$,$P'A=PC=3$,$\angle PBP'=90°$。
2. 等腰直角$\triangle PBP'$:$PP'=\sqrt{BP^2+BP'^2}=\sqrt{2^2+2^2}=2\sqrt{2}$,$\angle BP'P=45°$。
3. 直角$\triangle APP'$:$PA=1$,$PP'=2\sqrt{2}$,$P'A=3$。
$\because PA^2 + PP'^2 = 1^2 + (2\sqrt{2})^2 = 1 + 8 = 9 = P'A^2$,
$\therefore \angle APP'=90°$。
4. 求$\angle APB$:$\angle APB = \angle APP' + \angle PPB = 90° + 45° = 135°$。
类比探究:
将$\triangle APB$绕点$B$顺时针旋转$90°$得到$\triangle CP'B$,连接$PP'$。
1. 旋转性质:$\triangle APB \cong \triangle CP'B$,则$BP'=BP=1$,$PC'=PA=3$,$\angle PBP'=90°$。
2. 等腰直角$\triangle PBP'$:$PP'=\sqrt{BP^2+BP'^2}=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt{2}$,$\angle BP'P=45°$。
3. 直角$\triangle PP'C$:$PC=\sqrt{11}$,$PC'=3$,$PP'=\sqrt{2}$。
$\because PC'^2 + PP'^2 = 3^2 + (\sqrt{2})^2 = 9 + 2 = 11 = PC^2$,
$\therefore \angle PP'C=90°$。
4. 求$\angle APB$:$\angle APB = \angle CP'B = \angle PP'C - \angle BP'P = 90° - 45° = 45°$。
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