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23. (本题满分12分)
如图所示,现有一张边长为4的正方形纸片,点P为正方形AD边上的一点(不与点A、点D重合)将正方形纸片折叠,使点B落在P处,点C落在G处,PG交DC于H,折痕为EF,连接BP、BH.
(1)求证:∠APB=∠BPH;
(2)当点P在边AD上移动时,△PDH的周长是否发生变化?并证明你的结论;
(3)设AP为x,四边形EFGP的面积为S,求出S与x的函数关系式,试问S是否存在最小值?若存在,求出这个最小值;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵PE=BE,
∴EBP=EPB.………………………………(1分)
又∵EPH=EBC=90°,
∴EPH-EPB=EBC-EBP.
即PBC=BPH.………………………………(2分)
又∵AD∥BC,
∴APB=PBC.
∴APB=BPH.………………………………(3分)
(2)△PHD的周长不变,为定值 8.………………………………(4分)
证明:过B作BQ⊥PH,垂足为Q.
由(1)知APB=BPH,
又∵A=BQP=90°,BP=BP,
∴△ABP≌△QBP.
∴AP=QP, AB=BQ.……………………(5分)
又∵ AB=BC,
∴BC = BQ.
又∵C=BQH=90°,BH=BH,
∴△BCH≌△BQH.……………………(6分)
∴CH=QH.
∴△PHD的周长为:PD+DH+PH=AP+PD+DH+HC=AD+CD=8. ……………………(7分)
(3)过F作FM⊥AB,垂足为M,则.
又EF为折痕,
∴EF⊥BP.
∴,
∴.
又∵A=EMF=90°,
∴△EFM≌△BPA.
∴=x.………………(8分)
∴在Rt△APE中,.
解得,.………………(9分)
∴.………………(10分)
又四边形PEFG与四边形BEFC全等,
∴.
即:.……………(11分)
配方得,,∴当x=2时,S有最小值6.………………(12分)