25.「2025 廣東江門(mén)開(kāi)平期末」(10 分)
【知識(shí)技能】
(1)如圖 1,在等邊三角形 $ ABC $ 內(nèi)有一點(diǎn) $ M $,若點(diǎn) $ M $ 到頂點(diǎn) $ C,A,B $ 的距離分別為 6,10,8,求 $ \angle BMC $ 的度數(shù).
為了解決本題,我們可以將 $ \triangle AMC $ 繞頂點(diǎn) $ C $ 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) $ 60^\circ $ 到 $ \triangle BM'C $ 處,此時(shí) $ \triangle BM'C \cong \triangle AMC $,這樣就可以利用旋轉(zhuǎn)變換,將三條線段 $ AM,BM,CM $ 轉(zhuǎn)化到一個(gè)三角形中,從而求得 $ \angle BMC = $____°.
【構(gòu)建聯(lián)系】
利用(1)的思想方法,解答下面的問(wèn)題.
(2)如圖 2,在 $ \triangle ABC $ 中,$ \angle ACB = 90^\circ,AC = BC,P,Q $ 為 $ AB $ 上的點(diǎn),且 $ \angle PCQ = 45^\circ $,求證:$ PQ^2 = BQ^2 + AP^2 $.
【深入探究】
(3)如圖 3,在等邊三角形 $ ABC $ 中,$ AC = 2,O $ 為 $ \triangle ABC $ 內(nèi)一點(diǎn),連接 $ AO,BO,CO $,且 $ \angle AOC = \angle COB = \angle BOA = 120^\circ $,求 $ OA + OB + OC $ 的值.

答案:25. 解析 (1)150. …………………………… (2分)(2)證明:如圖,把$△ACP$繞點(diǎn)C逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)$90^{\circ }$得到$△BCP'$.

由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得,$BP'=AP,CP'=CP,∠BCP'=∠ACP,∠CBP'=∠A,∠PCP'=90^{\circ },\because ∠PCQ=45^{\circ },\therefore ∠P'CQ=∠PCP'-∠PCQ=90^{\circ }-45^{\circ }=45^{\circ },\therefore ∠PCQ=∠P'CQ$,在$△PCQ$和$△P'CQ$中,$\left\{\begin{array}{l} CP = CP'\\ ∠PCQ=∠P'CQ\\ CQ = CQ\end{array}\right. $,$\therefore △PCQ\cong △P'CQ(SAS),\therefore PQ=P'Q$, …………………………… (4分)$\because ∠ACB=90^{\circ },AC=BC,\therefore ∠A=∠CBA=45^{\circ },\therefore ∠P'BQ=45^{\circ }+45^{\circ }=90^{\circ }$,在$Rt△P'BQ$中,由勾股定理得,$P'Q^{2}=BQ^{2}+BP'^{2}$,即$PQ^{2}=BQ^{2}+AP^{2}$. ……………………… (6分)(3)$\because △ABC$是等邊三角形,$AC = 2,\therefore AB=BC=AC = 2,∠ABC=60^{\circ }$,如圖,將$△AOC$繞點(diǎn)C逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)$60^{\circ }$到$△BO'C$處,連接$OO'$.

$\therefore CO=CO',AO=BO',∠OCO'=60^{\circ },∠CO'B=∠AOC=120^{\circ },\therefore △COO'$是等邊三角形,$\therefore ∠COO'=∠CO'O=60^{\circ }.\because ∠AOC=∠COB=∠BOA=120^{\circ },\therefore ∠BOO'=∠BO'O=60^{\circ },\therefore △BOO'$是等邊三角形,$∠AOB+∠BOO'=180^{\circ },\therefore A,O,O'$三點(diǎn)共線,$BO=BO'=CO'=OC,∠OBO'=60^{\circ },\therefore BC$垂直平分$OO',\therefore ∠CBO'=\frac {1}{2}∠OBO'=30^{\circ },\therefore ∠ABO'=90^{\circ },\therefore ∠BAO'=30^{\circ },\therefore AO'=2BO'$,在$Rt△ABO'$中,由勾股定理得$AB^{2}+BO'^{2}=AO'^{2},\therefore 2^{2}+BO'^{2}=4BO'^{2},\therefore BO'=\frac {2\sqrt {3}}{3}$,即$BO=\frac {2\sqrt {3}}{3},\therefore OA+OB+OC=2\sqrt {3}$. ………………… (10分)