解:(1)见下图1.作DI⊥DC于I,得矩形DFCI,PC=GI;GI//AD;这样的题用三角函数做题比较简单,只是担心你看不明白。我采用几何做法。AE=√(AD^2+DE^2)=√(2^2+1)=√5;
在Rt△ADE和Rt△DGE中,因为∠AED=∠DEG(公共角);所以Rt△ADE∽Rt△DGE。则AE/DE=AD/DG=DE/GE;DG=DE*AD/AE...(i); GE/DE=DE/AE...(ii);同理Rt△GEI∽Rt△DGE;
则GI/DG=GE/DE;PC=GI=DG*GE/DE=(DE*AD/AE)(DE/AE)=(1*2/√5)(1/√5)=2/5。
(2)依题意,完善图形,见图①;以PC为半径作圆C,分别交DC和DC延长线于K和J;作AFM与圆C相切于M,连结CM,得CM⊥AM;作DH⊥AM于H,得CM//DH,AHGD四点共圆;连结MJ,MK,作DS//MJ交MK延长线于S,则DGSM四点共圆。作MU//AE,交DG延长线于U,则DU⊥KU;得DHUSM五点共圆。这是一个典型的直角三角形的旋转形式。
因为∠CMJ=∠CJM(等腰三角形)=∠AMS(弦切角)=∠HDS=∠SDK=2∠HMU=2∠UMS;
因为∠GAM=∠EAM=∠BDH=∠CDM,所以Rt△DHM是等腰Rt△。
延长DM交圆C于T,延长MC交圆C于V,得等腰Rt△MVT,MT=(√2/2)(2/5)*2=2√2/5,根据切割线定理,有:DK*DJ=DM*DT;
即(DC-KC)(DC+KC)=DC^2-KC^2=DM(DM+MT);设正方形的面积为S;
S=DC^2=DM(DM+MT)+KC^2=6√2/5(6√2/5+2√2/5)+(2/5)^2=12*8/25+4/25=4(24+1)/25=4。
(3)见图2,因为PC/DF=√2/4;所以∠FDJ=∠QDJ=π/8(计算过程略);作GN⊥AF于N;延长DH交AE于J,连结JF,则JF⊥DC;连结JQ,JQ⊥DQ,则DQJF四点共圆;∠GDJ=∠GQJ,所以Rt△QNG∽Rt△DEG∽Rt△AED;则GN/DE=QN/AD=QG/AE=5/36;
注:这里实在是看不清楚,只能猜想是5/36;因为2,3,6,8,9都可以与36约分;如果错了,你可以自己该过重新做,我主要解释过程和解题思路。
同理:QG/DE=GN/GE; QG=DE*GN/GE=(36/5)GN........(3-1)
GN=(1/√5)DE=(1/5)AE.....(3-2)
AE=QG*AD/QN=(36/5)QG=(36/5)^2GN=(36/5)^2(1/5)/AE;
则AE^2=(36/5)^2(1/5), AE=36√5/25
这里求BC*QG=AE的最大值,叫人摸不着头绪;AE是定值,怎能有最大最小值?是不是AF?