每日一题: 2020-04-10
题目:
如图所示, 已知ABCD 为平行四边形,AE⊥CD 于E, AF⊥CB 于F. FE,BD相交于点P.
求证: PA⊥AC.

参考思路
如图以A 为原点, AB 所在直线为x 轴, AE 所在直线为y 轴建立平面直角坐标系.
设AB=1,AE=a,ED=b⇒C(b+1,a),B(1,0),D(b,a),E(0,a).
所以易得直线方程: AD:y=bax,CB:y=bax−ba,AC:y=ab+1x.
因为AF⊥CB⇒AK:y=−abx.
联立AF,CB 可得F 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=−aa2+b2+bx+a,BD:y=b−1ax−b−1a, 联立得P 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=−ab+1x.
因为−ab+1×b+1a=−1, 所以PA⊥AC.
注: 这里用到下面这个关系: 如果直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2, 则l1⊥l2⇔k1⋅k2=−1.
