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解:​$(1)$​由图得正方形​$ABCD$​的面积为​$16 - 4×\frac 12×1×3 = 10$​
∴正方形​$ABCD$​的边长为​$\sqrt {10}$​
∵​$\sqrt 9<\sqrt {10}<\sqrt {16},$​∴​$3<\sqrt {10}<4$​
∴​$\sqrt {10}$​在​$3$​与​$4$​之间
​$ (2)$​由​$(1)$​得正方形​$ABCD$​的边长为​$\sqrt {10},$​且​$3<\sqrt {10}<4$​
则​$x = 3,$​​$y=\sqrt {10}-3$​
∴​$(y - \sqrt {10})^x=(\sqrt {10}-3-\sqrt {10})^3=(-3)^3=-27$​
​$ (3)①$​∵点​$A$​表示的数为​$1,$​正方形​$ABCD$​的边长为​$\sqrt {10}$​
∴点​$P $​表示的数为​$1+\sqrt {10}$​
②不存在。理由如下:
​$ $​假设存在正整数​$n,$​则​$n×\sqrt {10}+1 = 2025$​
∴​$\sqrt {10}n = 2024,$​即​$\sqrt {10}=\frac {2024}{n}$​
∵​$n$​为正整数,∴​$\frac {2024}{n}$​为有理数
​$ $​又​$\sqrt {10}$​为无理数,∴等式不成立,即不存在正整数​$n,$​使得
该正方形​$n$​次翻滚后,其顶点​$A,$​​$B,$​​$C,$​​$D$​中的某个点与​$2025$​重合
解:​$(1)PN = 2BM。$​证明如下:
如图①,过点​$P $​作​$PF// AC,$​分别交​$BC,$​​$BD$​于​$F,$​​$E$​两点
则​$∠PF B=∠C,$​​$∠BPE=∠A = 45°$​
∵​$BD\perp AC,$​∴​$PF\perp BD$​
∴​$∠BEP=∠BEF = 90°$​
∴​$∠P BE = 90°-∠BPE = 45°,$​即​$∠P BE=∠BPE$​
∴​$BE = PE$​
∵​$PM\perp BC,$​∴​$∠PMB = 90°。$​
∴​$∠BNM+∠EBF=∠PNE+∠EPN = 90°$​
​$ $​又​$∠BNM=∠PNE,$​∴​$∠EBF=∠EPN$​
​$ $​又​$∠PEN=∠BEF = 90°,$​∴​$\triangle PEN≌\triangle BEF(AS A)$​
∴​$PN = BF$​
∵​$AB = AC,$​∴​$∠ABC=∠C$​
∴​$∠ABC=∠PF B$​
∴​$P B = PF$​
∵​$PM\perp BF,$​∴​$BF = 2BM$​
∴​$PN = 2BM$​
​$ (2)$​成立。证明如下:
如图②,过点​$P $​作​$PF// AC,$​交​$CB$​的延长线于点​$E,$​
交​$DB$​的延长线于点​$F,$​则​$∠E=∠C,$​​$∠BPF=∠A = 45°$​
∵​$PM\perp BC,$​∴​$∠BMN = 90°$​
∵​$BD\perp AC,$​∴​$∠ADB = 90°,$​​$BD\perp PF,$​
即​$∠BFE=∠BFP = 90°,$​​$∠ABD = 90°-∠A = 45°$​
∴​$∠P BF=∠ABD = 45°$​
∴​$∠P BF=∠BPF$​
∴​$BF = PF$​
∵​$∠EBF+∠BNM=∠NPF+∠PNF = 90°,$​
且​$∠BNM=∠PNF,$​∴​$∠EBF=∠NPF$​
​$ $​又​$∠BFE=∠PFN,$​∴​$\triangle BFE≌\triangle PFN(AS A)$​
∴​$BE = PN$​
∵​$AB = AC,$​∴​$∠ABC=∠C$​
∴​$∠E=∠ABC$​
​$ $​又​$∠ABC=∠P BE,$​∴​$∠E=∠P BE$​
∴​$PE = P B$​
∵​$PM\perp EB,$​∴​$BE = 2BM$​
∴​$PN = 2BM$​