a) Để chứng minh rằng M, A, O, B cùng thuộc một đường tròn và OM vuông góc AB tại H, ta sử dụng các bước sau:
Bước 1: Vẽ đường tròn (O;R) với tâm O và bán kính R.
Bước 2: Vẽ đoạn thẳng OM từ điểm M đến tâm O sao cho OM > 2R.
Bước 3: Vẽ hai tiếp tuyến MA và MB từ điểm M đến đường tròn (O;R). Gọi A và B lần lượt là các tiếp điểm của tiếp tuyến MA và MB với đường tròn.
Bước 4: Gọi H là giao điểm của đường thẳng OM và đoạn thẳng AB.
Bước 5: Chứng minh M, A, O, B cùng thuộc một đường tròn:
- Ta có MA là tiếp tuyến của đường tròn (O;R), nên góc MOA = 90° (góc vuông).
- Tương tự, MB cũng là tiếp tuyến của đường tròn (O;R), nên góc MOB = 90°.
- Vì góc MOA = 90° và góc MOB = 90°, nên M, A, O, B cùng thuộc một đường tròn.
Bước 6: Chứng minh OM vuông góc AB tại H:
- Ta có góc MOA = 90° và góc MOB = 90° (từ bước 5).
- Vì M, A, O, B cùng thuộc một đường tròn, nên góc MOA = góc MOB.
- Vì góc MOA = góc MOB và góc MOA = 90°, nên góc MOB = 90°.
- Vì AB là tiếp tuyến của đường tròn (O;R), nên góc ABH = 90°.
- Vì góc MOB = 90° và góc ABH = 90°, nên OM vuông góc AB tại H.
Vậy, ta đã chứng minh rằng M, A, O, B cùng thuộc một đường tròn và OM vuông góc AB tại H.
b) Để chứng minh ME.MD = MH.MO và MHE = MDO, ta sử dụng các bước sau:
Bước 1: Vẽ đường kính BD của đường tròn (O). Đường kính này cắt đường thẳng MD tại điểm E.
Bước 2: Chứng minh ME.MD = MH.MO:
- Ta có góc MOA = 90° và góc MOB = 90° (từ bước a).
- Vì M, A, O, B cùng thuộc một đường tròn, nên góc MOA = góc MOB.
- Vì góc MOA = góc MOB và góc MOA = 90°, nên góc MOB = 90°.
- Vì AB là tiếp tuyến của đường tròn (O;R), nên góc ABH = 90°.
- Vì OM vuông góc AB tại H (từ bước a), nên góc MOH = 90°.
- Vì góc MOB = 90° và góc MOH = 90°, nên M, O, B, H cùng thuộc một đường tròn.
- Vì M, O, B, H cùng thuộc một đường tròn, nên góc MHB = góc MOB.
- Từ các góc đã biết, ta có:
+ Góc MHE = góc MHB - góc EHB (góc ngoài của tam giác MHB)
+ Góc MDO = góc MOB - góc ODB (góc ngoài của tam giác MOB)
- Vì góc MHB = góc MOB (từ bước a) và góc EHB = góc ODB (góc nội tiếp cùng chắn cung EB), nên góc MHE = góc MDO.
- Vì góc MHE = góc MDO, nên tam giác MHE và tam giác MDO đồng dạng.
- Vì tam giác MHE và tam giác MDO đồng dạng, nên tỉ số các cạnh tương ứng bằng nhau.
- Ta có: ME/MD = MH/MO.
- Từ đó, suy ra ME.MD = MH.MO.
Bước 3: Chứng minh MHE = MDO:
- Ta đã chứng minh rằng tam giác MHE và tam giác MDO đồng dạng (từ bước 2).
- Vì tam giác MHE và tam giác MDO đồng dạng, nên các góc tương ứng bằng nhau.
- Ta có: góc MHE = góc MDO.
Vậy, ta đã chứng minh ME.MD = MH.MO và MHE = MDO.
c) Để chứng minh M, P, D thẳng hàng, ta sử dụng các bước sau:
Bước 1: Gọi J là hình chiếu của A lên OD.
Bước 2: Gọi P là trung điểm của đoạn thẳng AJ.
Bước 3: Chứng minh M, P, D thẳng hàng:
- Ta có góc MOA = 90° và góc MOB = 90° (từ bước a).
- Vì M, A, O, B cùng thuộc một đường tròn, nên góc MOA = góc MOB.
- Vì góc MOA = góc MOB và góc MOA = 90°, nên góc MOB = 90°.
- Vì AB là tiếp tuyến của đường tròn (O;R), nên góc ABH = 90°.
- Vì OM vuông góc AB tại H (từ bước a), nên góc MOH = 90°.
- Vì góc MOB = 90° và góc MOH = 90°, nên M, O, B, H cùng thuộc một đường tròn.
- Vì M, O, B, H cùng thuộc một đường tròn, nên góc MHB = góc MOB.
- Từ các góc đã biết, ta có:
+ Góc MHP = góc MHA - góc PHA (góc ngoài của tam giác MHA)
+ Góc MDP = góc MDB - góc PDB (góc ngoài của tam giác MDB)
- Vì góc MHA = góc MDB (từ bước a) và góc PHA = góc PDB (góc nội tiếp cùng chắn cung PA), nên góc MHP = góc MDP.
- Vì góc MHP = góc MDP, nên tam giác MHP và tam giác MDP đồng dạng.
- Vì tam giác MHP và tam giác MDP đồng dạng, nên tỉ số các cạnh tương ứng bằng nhau.
- Ta có: MP/PD = MH/MD.
- Từ đó, suy ra MP.PD = MH.MD.
Vậy, ta đã chứng minh M, P, D thẳng hàng.