每日一题:2020-04-10

每日一题: 2020-04-10

题目:
如图所示, 已知ABCDABCD 为平行四边形,AECDAE\bot CDEE, AFCBAF\bot CBFF. FE,BDFE,BD相交于点PP.
求证: PAACPA\bot AC.

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参考思路

如图以AA 为原点, ABAB 所在直线为xx 轴, AEAE 所在直线为yy 轴建立平面直角坐标系.
AB=1,AE=a,ED=bC(b+1,a),B(1,0),D(b,a),E(0,a)AB=1,AE=a, ED=b\Rightarrow C(b+1,a),B(1,0),D(b,a),E(0,a).
所以易得直线方程: AD:y=abx,CB:y=abxab,AC:y=b+1axAD: y=\frac{a}{b}x, CB: y=\frac{a}{b}x-\frac{a}{b}, AC:y=\frac{b+1}{a}x.
因为AFCBAK:y=baxAF\bot CB\Rightarrow AK: y=-\frac{b}{a}x.
联立AF,CBAF,CB 可得FF 点坐标
\[
\left\{\begin{array}{lr} y=-\frac{b}{a}x \\ y=\frac{a}{b}x-\frac{a}{b} \end{array}\right.\Rightarrow F\left( \frac{a^2}{a^2+b^2},-\frac{ab}{a^2+b^2} \right) .
\]
易求得EF:y=a2+b2+bax+a,BD:y=ab1xab1EF: y=-\frac{a^2+b^2+b}{a}x+a, BD: y=\frac{a}{b-1}x-\frac{a}{b-1}, 联立得PP 点坐标
\[
\left\{\begin{array}{lr} y=\frac{a}{b-1}x-\frac{a}{b-1} \\ y=-\frac{a^2+b^2+b}{a}x+a \end{array}\right.\Rightarrow P\left( \frac{a^2b}{a^2+(b-1)(a^2+b^2+b)},\frac{a^2b}{a^2+(b-1)(a^2+b^2+b)}\times \frac{a}{b-1}-\frac{a}{b-1} \right)
\]
通过计算可得: AP:y=b+1axAP: y=-\frac{b+1}{a}x.
因为b+1a×ab+1=1-\frac{b+1}{a}\times \frac{a}{b+1}=-1, 所以PAACPA\bot AC.

注: 这里用到下面这个关系: 如果直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2l_1: y=k_1x+b_1, l_2: y=k_2x+b_2, 则l1l2k1k2=1l_1\bot l_2 \Leftrightarrow k_1\cdot k_2 =-1.

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