如图1,在正方形ABCD和正方形BEFG中,点A,B,E在同一条直线上,连接DF,且P是线段DF的中点,连接PG,PC.

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  • 如图1,在正方形ABCD和正方形BEFG中,点A,B,E在同一条直线上,P是线段DF的中点,连接PG,PC.

    (1)探究PG与PC的位置关系及 PGPC的值(写出结论,不需要证明);

    (2)如图2,将原问题中的正方形ABCD和正方形BEFG换成菱形ABCD和菱形BEFG,且∠ABC=∠BEF=60度.探究PG与PC的位置关系及 PGPC的值,写出你的猜想并加以证明;

    (3)如图3,将图2中的菱形BEFG绕点B顺时针旋转,使菱形BEFG的边BG恰好与菱形ABCD的边AB在同一条直线上,问题(2)中的其他条件不变.你在(2)中得到的两个结论是否发生变化?写出你的猜想并加以证明.

    (1)线段PG与PC的位置关系是PG⊥PC; PGPC=1;

    (2)猜想:线段PG与PC的位置关系是PG⊥PC; PGPC= 3.

    证明:如图1,延长GP交DC于点H,

    ∵P是线段DF的中点,

    ∴FP=DP,

    由题意可知DC∥GF,

    ∴∠GFP=∠HDP,

    ∵∠GPF=∠HPD,

    ∴△GFP≌△HDP,

    ∴GP=HP,GF=HD,

    ∵四边形ABCD是菱形,

    ∴CD=CB,

    ∴CG=CH,

    ∴△CHG是等腰三角形,

    ∴PG⊥PC,(三线合-)

    又∵∠ABC=∠BEF=60°,

    ∴∠GCP=60°,

    ∴ PGPC= 3;

    (3)在(2)中得到的两个结论仍成立.

    证明:如图2,延长GP到H,使PH=PG,

    连接CH,CG,DH,

    ∵P是线段DF的中点,

    ∴FP=DP,

    ∵∠GPF=∠HPD,

    ∴△GFP≌△HDP,

    ∴GF=HD,∠GFP=∠HDP,

    ∵∠GFP+∠PFE=120°,∠PFE=∠PDC,

    ∴∠CDH=∠HDP+∠PDC=120°,

    ∵四边形ABCD是菱形,

    ∴CD=CB,∠ADC=∠ABC=60°,点A、B、G又在一条直线上,

    ∴∠GBC=120°,

    ∵四边形BEFG是菱形,

    ∴GF=GB,

    ∴HD=GB,

    ∴△HDC≌△GBC,

    ∴CH=CG,∠DCH=∠BCG,

    ∴∠DCH+∠HCB=∠BCG+∠HCB=120°,

    即∠HCG=120°

    ∵CH=CG,PH=PG,

    ∴PG⊥PC,∠GCP=∠HCP=60°,

    ∴ PGPC= 3.