第一个问题:
∵∠BAC=90°,∠C=60°,∴∠B=30°.
∵PD∥BA,∴∠BAP=∠APD<90°.
∵△ABC∽△DAP,∴∠PAD、∠ADP中有一者=∠B=30°.
由三角形外角定理,∠ADP=∠C+∠CPD>∠C=60°,∴∠PAD=30°,结合∠APD<90°,
得:∠APD=60°.
第二个问题:
∵∠BAC=90°,∠B=30°,∴AC=BC/2=24/2=12.
∵PD∥BA,∴△DPC的面积/△ABC的面积=(PC/BC)^2=(PC/24)^2,
∴△DPC的面积=(PC/BC)^2×△ABC的面积,
∴△APD的面积=△PAC的面积-△DPC的面积=△PAC的面积-(PC/24)^2×△ABC的面积
显然,△ABC、△PAC是等高不等底的三角形,
∴△PAC的面积/△ABC的面积=PC/BC=PC/24,∴△PAC的面积=(PC/24)△ABC的面积,
∴△APD的面积=(PC/24)△ABC的面积-(PC/24)^2×△ABC的面积
=[24PC-PC^2)×△ABC的面积/(24)^2.
∵△ABC的面积为定值,∴要使△APD的面积最大,就需要(24PC-PC^2)取得最大值.
而24PC-PC^2=12^2-(PC^2-2×12PC+12^2)=12^2-(PC-12)^2,
∴当PC=12时,24PC-PC^2的值最大,此时,24PC-PC^2=12^2,
∴△APD的最大面积=12^2×△ABC的面积/(24)^2=△ABC面积/4.
即:当PC=12时,△APD的面积最大,最大面积为△ABC面积/4.
第三个问题:
令BP的中点为E,AC的中点为F.
很明显,EF是两外切圆的连心线,∴EF=AC/2+BP/2=6+BP/2.
又EC=BC-BE=24-BP/2.
由余弦定理,有:EF^2=CF^2+EC^2-2CF×ECcos∠C,
∴(6+BP/2)^2=(AC/2)^2+(24-BP/2)^2-2(AC/2)(24-BP/2)cos60°,
令x=BP/2,得:(6+x)^2=36+(24-x)^2-2×6(24-x)/2,
∴36+12x+x^2=36+24^2-48x+x^2-6×24+6x,
∴54x=24^2-6×24,∴x=24×(24-6)/54=24×(12-3)/27=8×(4-1)/3=8,
∴BP/2=8,∴BP=16.