Bài 1
a) Ta có:
- $\Delta ABC$ cân tại A nên $AB = AC$.
- P là trung điểm của BC nên $BP = PC$.
- AP chung.
Do đó, theo trường hợp bằng nhau thứ 3 (cạnh - cạnh - cạnh), ta có $\Delta APE = \Delta APC$.
b) Ta có:
- $\Delta APE = \Delta APC$ (chứng minh ở phần a).
- Do đó, $AD = AE$ (hai cạnh tương ứng của hai tam giác bằng nhau).
c) Ta có:
- $PD \perp AB$ và $PE \perp AC$, do đó $\angle PDB = \angle PEC = 90^\circ$.
- $AD = AE$ (chứng minh ở phần b).
- $AP$ chung.
Do đó, theo trường hợp bằng nhau thứ 2 (cạnh huyền - cạnh góc vuông), ta có $\Delta ADP = \Delta AEP$.
- Từ đó, $\angle DAP = \angle EAP$ (hai góc tương ứng của hai tam giác bằng nhau).
- Vì $\angle DAP = \angle EAP$, nên $DE // BC$ (dấu hiệu nhận biết đường thẳng song song).
Đáp số:
a) $\Delta APE = \Delta APC$
b) $DA = EA$
c) $DE // BC$
Bài 2:
a. Chứng minh: $\Delta ABM=\Delta DCM$
- Ta có M là trung điểm của BC nên BM = CM.
- MA = MD (theo đề bài).
- Góc AMB = góc DMC (đối đỉnh).
- Vậy $\Delta ABM=\Delta DCM$ (cạnh kề 2 góc bằng nhau).
b. Chứng minh: $AB//DC$
- Từ phần a ta có $\Delta ABM=\Delta DCM$, suy ra góc BAM = góc CDM.
- Góc BAM và góc CDM là 2 góc so le trong, do đó AB // DC.
c. Chứng minh: M là trung điểm của EF.
- Ta có BE ⊥ AM và CF ⊥ DM, suy ra góc AEB = góc DFC = 90°.
- Ta cũng có góc BAM = góc CDM (chứng minh ở phần b).
- Do đó, tam giác AEB và tam giác DFC có:
- Góc AEB = góc DFC = 90°.
- Góc BAM = góc CDM.
- AB = DC (vì $\Delta ABM=\Delta DCM$).
- Vậy $\Delta AEB=\Delta DFC$ (góc - cạnh - góc).
- Suy ra AE = DF.
- Vì M là trung điểm của BC, nên BM = CM.
- Ta có:
- ME = MA - EA.
- MF = MD - FD.
- Mà MA = MD và EA = DF, nên ME = MF.
- Vậy M là trung điểm của EF.
Bài 3
a) Chứng minh rằng: $\Delta MOA = \Delta MOB$ và MO là tia phân giác của góc $\widehat{BMA}$
- Ta có $\widehat{MOA} = \widehat{MOB}$ vì Oz là tia phân giác của góc $\widehat{xOy}$.
- Ta có $\widehat{MAO} = \widehat{MBO} = 90^\circ$ vì $MA \bot Ox$ và $MB \bot Oy$.
- Ta có OM chung.
Do đó, theo trường hợp bằng nhau thứ 2 (cạnh kẹp giữa hai góc), ta có $\Delta MOA = \Delta MOB$.
- Từ $\Delta MOA = \Delta MOB$, ta có $\widehat{MAO} = \widehat{MBO}$.
- Do đó, MO là tia phân giác của góc $\widehat{BMA}$.
b) Gọi H là giao điểm của MO và AB. Chứng minh: $OM \bot AB$
- Ta có $\Delta MAH = \Delta MBH$ vì:
- MA = MB (chân đường cao hạ từ M đến Ox và Oy).
- MH chung.
- $\widehat{AMH} = \widehat{BMH}$ (vì MO là tia phân giác của góc $\widehat{BMA}$).
- Từ $\Delta MAH = \Delta MBH$, ta có $\widehat{AHM} = \widehat{BHM}$.
- Vì $\widehat{AHM} + \widehat{BHM} = 180^\circ$ (hai góc kề bù), nên $\widehat{AHM} = \widehat{BHM} = 90^\circ$.
Do đó, $OM \bot AB$.
c) Tia BM cắt Ox tại D. Qua D kẻ đường thẳng song song với AB, cắt Oy tại E. Chứng minh: 3 điểm A, M, E thẳng hàng.
- Ta có $DE \parallel AB$ (theo đề bài).
- Ta có $\widehat{ADE} = \widehat{ABM}$ (góc so le trong).
- Ta có $\widehat{ABM} = \widehat{MAO}$ (vì $\Delta MOA = \Delta MOB$).
Do đó, $\widehat{ADE} = \widehat{MAO}$.
- Ta có $\widehat{ADE} + \widehat{MAO} = 180^\circ$ (hai góc kề bù).
- Vì $\widehat{ADE} = \widehat{MAO}$, nên $\widehat{ADE} = \widehat{MAO} = 90^\circ$.
Do đó, 3 điểm A, M, E thẳng hàng.
Bài 4.
a) Chứng minh $\Delta ABI = \Delta ACI$:
- Ta có AB = AC (vì tam giác ABC cân tại A).
- BI = CI (vì I là trung điểm của BC).
- AI là cạnh chung của hai tam giác ABI và ACI.
- Do đó, theo trường hợp bằng nhau thứ hai (cạnh - cạnh - cạnh), ta có $\Delta ABI = \Delta ACI$.
b) Chứng minh AI vuông góc với BC:
- Từ phần a), ta đã chứng minh $\Delta ABI = \Delta ACI$.
- Do đó, góc ABI = góc ACI.
- Vì tam giác ABC cân tại A nên góc BAI = góc CAI.
- Suy ra góc BAI + góc ABI = góc CAI + góc ACI.
- Mà tổng của các góc ở đỉnh A và đáy BC là 180° (góc phẳng).
- Vậy góc BAI + góc ABI = 90° và góc CAI + góc ACI = 90°.
- Do đó, AI vuông góc với BC.
c) Trên tia đối của tia AI lấy điểm D sao cho ID = IA. Chứng minh BD = AC:
- Ta có ID = IA (theo đề bài).
- Ta cũng có BI = CI (vì I là trung điểm của BC).
- Góc BID = góc CIA (vì tia đối của tia AI).
- Do đó, theo trường hợp bằng nhau thứ hai (cạnh - góc - cạnh), ta có $\Delta BID = \Delta CIA$.
- Từ đó, ta suy ra BD = AC (vì hai tam giác bằng nhau).
Đáp số:
a) $\Delta ABI = \Delta ACI$
b) AI vuông góc với BC
c) BD = AC