【分析】
(1) 要探究PN与BM的数量关系,结合等腰△ABC、∠A=45°及多处垂直的已知条件,可通过作平行线构造全等三角形和等腰三角形,建立两条线段的联系:首先过P作PF平行于AC,可得到45°角,推出等腰直角△BEP,得到BE=PE;再证明△PEN和△BEF全等,将PN转化为BF;最后利用等腰三角形三线合一的性质,得到BF=2BM,即可推导出PN和BM的数量关系。
(2) 当P在AB延长线上时,先按要求补全图形,沿用(1)的思路,同样作平行于AC的辅助线,构造全等三角形和等腰三角形,通过全等转化线段,结合等腰三角形三线合一的性质,验证(1)的结论是否成立。
【解析】
(1) 猜想:$PN=2BM$,证明如下:
如图①,过点P作$PF// AC$,分别交BC、BD于F、E两点,由平行线的性质可得$∠ PFB=∠ C$,$∠ BPE=∠ A=45°$。
$\because BD⊥ AC$,$PF// AC$,$\therefore PF⊥ BD$,即$∠ BEP=∠ BEF=90°$。
在$Rt△ BEP$中,$∠ PBE=90°-∠ BPE=90°-45°=45°$,$\therefore ∠ PBE=∠ BPE$,$\therefore BE=PE$。
$\because PM⊥ BC$,$\therefore ∠ PMB=90°$,$\therefore ∠ BNM+∠ EBF=90°$;在$Rt△ PEN$中,$∠ PNE+∠ EPN=90°$。
又$\because ∠ BNM=∠ PNE$(对顶角相等),$\therefore ∠ EBF=∠ EPN$。
在$△ PEN$和$△ BEF$中:
$\begin{cases}∠ EPN=∠ EBF \\PE=BE \\∠ PEN=∠ BEF=90°\end{cases}$
$\therefore △ PEN≌△ BEF(ASA)$,$\therefore PN=BF$。
$\because AB=AC$,$\therefore ∠ ABC=∠ C$,又$\because ∠ PFB=∠ C$,$\therefore ∠ ABC=∠ PFB$,$\therefore PB=PF$,即$△ PBF$为等腰三角形。
$\because PM⊥ BC$,由等腰三角形三线合一的性质可知M是BF中点,$\therefore BF=2BM$,$\therefore PN=2BM$。
(2) 补全图形如图②所示,(1)中的结论仍然成立,即$PN=2BM$,证明如下:
过点P作$PF// AC$,交CB的延长线于点E,交DB的延长线于点F,由平行线的性质可得$∠ E=∠ C$,$∠ BPF=∠ A=45°$。
$\because BD⊥ AC$,$PF// AC$,$\therefore BD⊥ PF$,即$∠ BFP=90°$。
在$Rt△ BFP$中,$∠ PBF=∠ ABD=90°-∠ A=45°$,$\therefore ∠ PBF=∠ BPF$,$\therefore BF=PF$。
$\because PM⊥ BC$,$\therefore ∠ BMN=90°$,$\therefore ∠ EBF+∠ BNM=90°$;在$Rt△ PFN$中,$∠ NPF+∠ PNF=90°$。
又$\because ∠ BNM=∠ PNF$(对顶角相等),$\therefore ∠ EBF=∠ NPF$。
在$△ BFE$和$△ PFN$中:
$\begin{cases}∠ EBF=∠ NPF \\BF=PF \\∠ BFE=∠ PFN=90°\end{cases}$
$\therefore △ BFE≌△ PFN(ASA)$,$\therefore BE=PN$。
$\because AB=AC$,$\therefore ∠ ABC=∠ C$,又$\because ∠ E=∠ C$,$∠ ABC=∠ PBE$(对顶角相等),$\therefore ∠ E=∠ PBE$,$\therefore PB=PE$,即$△ PBE$为等腰三角形。
$\because PM⊥ EB$,由等腰三角形三线合一的性质可知M是BE中点,$\therefore BE=2BM$,$\therefore PN=2BM$。
【答案】
(1) $PN=2BM$,证明见解析

(2) 补全图形见解析,(1)中的结论仍然成立,即$PN=2BM$,证明见解析

【知识点】
等腰三角形的性质;全等三角形的判定与性质;平行线的性质
【点评】
本题属于几何综合探究题,核心是通过添加平行线构造全等三角形与等腰三角形,将待探究的两条线段通过全等转化、等腰三线合一建立联系,对几何辅助线构造能力和逻辑推理能力有一定要求,掌握常见辅助线的构造方法是解决此类问题的关键。
【难度系数】
0.5