解题思路:(1)根据菱形的性质对角线互相垂直、四条边相等来证明△PBE∽△PDF;
(2)作辅助线:连接AC交BD于点O.则AC⊥BD,延长FP交BC于点M.则FM⊥BC.根据角平分线的性质求得PM=PE;然后根据菱形对角线相互平分知,BD=2BO,从而求得BO=8,在直角三角形AOB中利用边角勾股定理求得AC的长度;最后由菱形的面积求得FM的长度,所以要使PE+PF+PC取最小值,只要PC取最小值.所以当CP⊥BD,即点P与点O重合时,PE+PF+PC的值最小;
(3)分类讨论:①当⊙P与⊙D外切时:情况一:(如图2)当P点在点O的左侧,PO=OB-PB=8-x,此时PO+DF=PD;情况二:(如图3),当P点在点O的右侧,PO=PB-OB=x-8,此时PO+DF=PD;②当⊙P与⊙D内切时:PO=PB-OB=x-8.
(1)∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=AB,
∴∠ABD=∠ADB,∠BEP=∠DFP,
∴△PBE∽△PDF;
(2)如图1,连接AC交BD于点O.则AC⊥BD,延长FP交BC于点M,则FM⊥BC.
∵PM=PE,
∴PE+PF=PF+PM=FM
在直角三角形AOB中,BO=[1/2]BD=8,
∴AO=
AB2−BO2=
102−82=6;
∴AC=2AO=12;
又∵S菱形ABCD=[1/2]AC•BD=BC•FM,
∴[1/2]×12×16=10•FM,即FM=[48/5];
因此,要使PE+PF+PC取最小值,只要PC取最小值.所以当CP⊥BD,即点P与点O重合时,PE+PF+PC的值最小.
此时PB=BO=[1/2]BD=8;
(3)设PB=x,则PD=BD-PB=16-x.
∵PF⊥AD,
∴在Rt△PFD中,DF=DP•cos∠ADB=[4/5](16-x);
①当⊙P与⊙D外切时:
情况一:(如图2)当P点在点O的左侧,PO=OB-PB=8-x,此时PO+DF=PD,
∴(8-x)+[4/5](16-x)=16-x,
解得,x=6,即PB=6;
情况二:(如图3),当P点在点O的右侧,PO=PB-OB=x-8,
此时PO+DF=PD,
∴(x-8)+[4/5](16-x)=16-x,
解得,x=[28/3],即PB=[28/3];
②(如图4)当⊙P与⊙D内切时:
PO=PB-OB=x-8,
∵PD>DF,
∴PO-DF=PD,
∴(x-8)-[4/5](16-x)=16-x,
解得,x=[92/7],即PB=[92/7];
综上所述,以PO(PO>0)为半径的⊙P与以DF为半径的⊙D相切时,PB的长为6、或[28/3]或[92/7].
点评:
本题考点: 相似三角形的判定与性质;勾股定理;菱形的性质;相切两圆的性质.
考点点评: 本题综合考查了菱形的性质、相似三角形的判定与性质、勾股定理的应用及两相切圆的性质.解答此题时,注意要分类讨论,以防漏解.比如解答(3)题时,两圆相切可以分为外切和内切两种情况,所以在解答时必须做到全面的考虑.