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如图1,点M为直线AB上一动点,△PAB,△PMN都是等边三角形,连接BN(1)求证:AM=BN;(2)分别写出点M在如图2和图3所示位置时,线段AB、BM、BN三者之间的数量关系(不需证明);(3)如图4,当BM=AB,S△ABP=1时,求四边形AMNP的面积.

如图1,点M为直线AB上一动点,△PAB,△PMN都是等边三角形,连接BN(1)求证:AM=BN;(2)分别写出点M在如图2和图3所示位置时,线段AB、BM、BN三者之间的数量关系(不需证明);(3)如图4,当BM=AB,S△ABP=1时,求四边形AMNP的面积.

(1)证明:∵△PAB和△PMN是等边三角形,

∴∠BPA=∠MPN=60°,AB=BP=AP,PM=PN=MN,

∴∠BPA-∠MPB=∠MPN-∠MPB,

即∠APM=∠BPN,

​在△APM和△PBN中,$\left\{\begin{array}{l}{PA=PB}\\{∠APM=∠BPN}\\{PM=PN}\end{array}\right.$,

∴△APM≌△BPN(SAS),

∴AM=BN;

(2)图2中,BN=AB+BM;理由如下:

​∵△PAB和△PMN是等边三角形,

∴∠APB=∠MPN=60°,AB=BP=AP,PM=PN=MN,

∴∠BPA+∠MPB=∠MPN+∠MPB,即∠APM=∠BPN,

​在△APM和△PBN中,$\left\{\begin{array}{l}{PA=PB}\\{∠APM=∠BPN}\\{PM=PN}\end{array}\right.$,

∴△APM≌△BPN(SAS),

∴AM=BN,

∴BN=AM=AB+BM,即BN=AB+BM;

图3中,BN=BM-AB,理由如下:

同图2得:△APM≌△BPN(SAS),

∴AM=BN,

∴BN=AM=BM-AB;

(3)∵△PAB是等边三角形,

∴AB=PB,∠ABP=60°,

∵BM=AB,

∴PB=BM,

∴∠BPM=∠PMB,

∵∠ABP=60°,

∴∠BPM=∠PMB=30°,

∴∠APM=90°,

作PQ⊥AB于Q,如图4所示:

∵△PMN是等边三角形,PQ⊥AB,

∴∠MPN=∠PMN=∠PNM=60°,AQ=$\frac{1}{2}$AB,PQ=$\sqrt{3}$AQ=$\frac{\sqrt{3}}{2}$AB,

∴∠AMN=∠BPN=90°,

同(1)得:△APM≌△BPN(SAS),

∴∠BNP=∠AMP=30°,

∴∠BNM=30°,

∴MN=PN=$\sqrt{3}$PB=$\sqrt{3}$AB,

∵S△ABP=1=$\frac{1}{2}$AB×PQ=$\frac{1}{2}$AB×$\frac{\sqrt{3}}{2}$AB,解得:AB2=$\frac{4\sqrt{3}}{3}$,

∴四边形AMNP的面积=△ABP的面积+△BPN的面积+△BMN的面积=1+$\frac{1}{2}$PN×PB+$\frac{1}{2}$MN×BM=1+$\frac{\sqrt{3}}{2}$AB2+$\frac{\sqrt{3}}{2}$AB2=1+2+2=5.

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