Để chứng minh MN = 1/2 NM, ta cần sử dụng định lí Pythagoras và tính chất của trung điểm.
Gọi H là hình chiếu vuông góc của M lên NP. Ta có:
- MP^2 = MH^2 + HP^2 (theo định lí Pythagoras)- NP^2 = NH^2 + HP^2 (theo định lí Pythagoras)
Do tam giác MNP vuông tại M nên ta có:
- MN^2 = MP^2 + NP^2- MN^2 = MH^2 + HP^2 + NH^2 + HP^2- MN^2 = 2HP^2 + MP^2 + NH^2
Vì A là trung điểm của NP nên ta có:
- AH = \frac{1}{2} NP- AE = AD = \frac{1}{2} NP
Do đó, ta có:
- HD = AH - AD = \frac{1}{2} NP - \frac{1}{2} NP = 0- HE = AH - AE = \frac{1}{2} NP - \frac{1}{2} NP = 0
Tức là D và E trùng nhau. Khi đó, ta có:
- AD || BE (do AD = AE và AB là đường chéo của hình thoi AEBN)- AB là đường trung trực của DE (do A là trung điểm của NP và D=E)- AB vuông góc với DE (do AB là đường chéo của hình thoi AEBN)
Vậy tam giác ADE cũng là tam giác vuông tại D (hay E). Do đó, ta có:
- DE^2 = AD^2 + AE^2- DE^2 = \frac{1}{4} NP^2 + \frac{1}{4} NP^2- DE^2 = \frac{1}{2} NP^2
Từ đó, ta suy ra:
- NH^2 = NP^2 - PH^2 = NP^2 - \frac{1}{4} NP^2 = \frac{3}{4} NP^2- MH^2 = MP^2 - PH^2 = MP^2 - \frac{1}{4} NP^2
Thay vào biểu thức của MN^2, ta được:
- MN^2 = 2HP^2 + MP^2 + NH^2- MN^2 = 2HP^2 + MP^2 + \frac{3}{4} NP^2- MN^2 = 2HP^2 + MH^2 + \frac{7}{4} NP^2
Vì A là trung điểm của NP nên ta có:
- HP = \frac{1}{2} NP - MP- HP^2 = (\frac{1}{2} NP - MP)^2- HP^2 = \frac{1}{4} NP^2 - NP \cdot MP + MP^2
Thay vào biểu thức của MN^2, ta được:
- MN^2 = 2(\frac{1}{4} NP^2 - NP \cdot MP + MP^2) + MH^2 + \frac{7}{4} NP^2- MN^2 = \frac{1}{2} NP^2 + 2MP^2 + MH^2
Vì A là trung điểm của NP nên ta có:
- MP = \frac{1}{2} PN- MH = \frac{1}{2} MN
Thay vào biểu thức của MN^2, ta được:
- MN^2 = \frac{1}{2} NP^2 + 2(\frac{1}{2} PN)^2 + (\frac{1}{2} MN)^2- MN^2 = \frac{1}{2} NP^2 + \frac{1}{2} PN^2 + \frac{1}{4} MN^2- \frac{3}{4} MN^2 = \frac{1}{2} NP^2 + \frac{1}{2} PN^2- MN^2 = \frac{2}{3} (NP^2 + PN^2)
Do đó, ta có:
- MN = \sqrt{\