Bài 13:
a) Chứng minh \(\Delta BHA \sim \Delta BAC\):
- Xét \(\Delta BHA\) và \(\Delta BAC\):
- \(\angle BHA = \angle BAC = 90^\circ\) (góc vuông).
- \(\angle BAH\) chung.
- Do đó, \(\Delta BHA \sim \Delta BAC\) theo trường hợp góc - góc (g-g).
b) Chứng minh \(BH \cdot BC = BE \cdot BD\):
- Xét \(\Delta BHC\) và \(\Delta BDE\):
- \(\angle BHC = \angle BDE = 90^\circ\) (góc vuông).
- \(\angle HBC = \angle EBD\) (góc chung).
- Do đó, \(\Delta BHC \sim \Delta BDE\) theo trường hợp góc - góc (g-g).
- Từ tính chất của tam giác đồng dạng, ta có:
\[
\frac{BH}{BE} = \frac{BC}{BD}
\]
- Suy ra:
\[
BH \cdot BD = BE \cdot BC
\]
Vậy, đã chứng minh được \(BH \cdot BC = BE \cdot BD\).
Bài 14:
a) Chứng minh \(\Delta HAC \sim \Delta ABC\):
- Xét \(\Delta HAC\) và \(\Delta ABC\):
- \(\angle HAC = \angle BAC\) (cùng là góc chung).
- \(\angle HCA = \angle BCA\) (cùng là góc vuông).
Vậy, \(\Delta HAC \sim \Delta ABC\) theo trường hợp góc - góc (g-g).
b) Chứng minh \(HA^2 = HB \cdot HC\):
- Từ \(\Delta HAC \sim \Delta ABC\), ta có:
\[
\frac{HA}{AB} = \frac{AC}{BC}
\]
\[
\frac{HA}{AC} = \frac{HC}{BC}
\]
- Nhân hai đẳng thức trên:
\[
\frac{HA^2}{AB \cdot AC} = \frac{AC \cdot HC}{BC^2}
\]
- Vì \(AB \cdot AC = BC \cdot HB\) (tính chất đường cao trong tam giác vuông), ta có:
\[
HA^2 = HB \cdot HC
\]
c) Chứng minh \(CH \cdot CB = 4 \cdot DE^2\):
- Gọi \(D\) và \(E\) lần lượt là trung điểm của \(AB\) và \(BC\), nên:
\[
DE = \frac{1}{2} \cdot AC
\]
- Từ \(\Delta HAC \sim \Delta ABC\), ta có:
\[
\frac{CH}{CB} = \frac{HA}{AB}
\]
- Suy ra:
\[
CH \cdot CB = HA \cdot AB
\]
- Vì \(DE = \frac{1}{2} \cdot AC\), nên:
\[
DE^2 = \frac{1}{4} \cdot AC^2
\]
- Do đó:
\[
CH \cdot CB = 4 \cdot DE^2
\]
d) Chứng minh \(N\) là trung điểm của \(AH\):
- Gọi \(M\) là giao điểm của đường thẳng vuông góc với \(BC\) tại \(B\) và đường thẳng \(DE\).
- Gọi \(N\) là giao điểm của \(AH\) và \(CM\).
- Vì \(M\) là trung điểm của \(BC\) và \(DE\) là đường trung bình của \(\Delta ABC\), nên \(M\) cũng là trung điểm của \(DE\).
- Do đó, \(N\) là trung điểm của \(AH\) vì \(CM\) là đường trung bình của \(\Delta AHC\).
Vậy, \(N\) là trung điểm của \(AH\).
Bài 15:
a) Chứng minh \(\Delta ABC \sim \Delta HBA\):
- Ta có \(\angle BAC = \angle BAH = 90^\circ\).
- \(\angle ABC\) là góc chung của \(\Delta ABC\) và \(\Delta HBA\).
Vậy \(\Delta ABC \sim \Delta HBA\) theo trường hợp góc-góc (AA).
b) Chứng minh \(AH \cdot CD = CE \cdot AD\):
- Do \(CE \perp AD\), ta có \(\angle CED = 90^\circ\).
- Xét \(\Delta AHD\) và \(\Delta CED\), ta có:
- \(\angle AHD = \angle CED = 90^\circ\).
- \(\angle HAD = \angle ECD\) (vì cùng phụ với \(\angle AHD\) và \(\angle CED\)).
Vậy \(\Delta AHD \sim \Delta CED\) theo trường hợp góc-góc (AA).
Từ đó suy ra: \(\frac{AH}{CE} = \frac{CD}{AD}\).
Suy ra: \(AH \cdot CD = CE \cdot AD\).
c) Chứng minh \(\Delta ABC \sim \Delta EDC\):
- Ta có \(\angle BAC = \angle EDC = 90^\circ\).
- \(\angle ABC = \angle ECD\) (vì \(\Delta ABC \sim \Delta HBA\) và \(\Delta AHD \sim \Delta CED\)).
Vậy \(\Delta ABC \sim \Delta EDC\) theo trường hợp góc-góc (AA).
d) Chứng minh \(KD\) là tia phân giác của \(\widehat{HKE}\):
- Ta có \(\Delta AHD \sim \Delta CED\) nên \(\frac{AH}{CE} = \frac{HD}{ED}\).
- Do \(AH\) cắt \(CE\) tại \(F\), ta có \(\Delta AHF \sim \Delta CEF\).
Suy ra: \(\frac{AF}{CF} = \frac{AH}{CE}\).
- Từ \(\Delta AHD \sim \Delta CED\), ta có \(\frac{HD}{ED} = \frac{AH}{CE}\).
Vậy \(\frac{AF}{CF} = \frac{HD}{ED}\), suy ra \(KD\) là tia phân giác của \(\widehat{HKE}\).
Bài 16:
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ đi qua từng phần một cách chi tiết.
a) Chứng minh \(\Delta ABC \sim \Delta HBA\) và \(AB^2 = BH \cdot BC\)
Chứng minh \(\Delta ABC \sim \Delta HBA\):
- Xét \(\Delta ABC\) và \(\Delta HBA\):
- \(\angle BAC = \angle BAH = 90^\circ\) (vì \(AH\) là đường cao).
- \(\angle ABC\) là góc chung của cả hai tam giác.
Do đó, \(\Delta ABC \sim \Delta HBA\) theo trường hợp góc - góc (AA).
Chứng minh \(AB^2 = BH \cdot BC\):
- Từ \(\Delta ABC \sim \Delta HBA\), ta có tỉ lệ các cạnh tương ứng:
\[
\frac{AB}{HB} = \frac{BC}{AB}
\]
- Suy ra:
\[
AB^2 = BH \cdot BC
\]
b) Chứng minh \(\frac{AB^2}{AC^2} = \frac{BM}{AM}\)
- Xét \(\Delta ABM\) và \(\Delta ACM\):
- \(\angle ABM = \angle ACM = 90^\circ\) (vì \(M\) và \(N\) là hình chiếu của \(H\) trên \(AB\) và \(AC\)).
- \(\angle BAM = \angle CAM\) (góc chung).
Do đó, \(\Delta ABM \sim \Delta ACM\) theo trường hợp góc - góc (AA).
- Từ \(\Delta ABM \sim \Delta ACM\), ta có tỉ lệ các cạnh tương ứng:
\[
\frac{AB}{AC} = \frac{BM}{AM}
\]
- Bình phương hai vế:
\[
\frac{AB^2}{AC^2} = \frac{BM}{AM}
\]
c) Chứng minh \(S_{BIC} = S_{AMIN}\)
- Gọi \(S_{XYZ}\) là diện tích của tam giác \(XYZ\).
Chứng minh:
- Xét \(\Delta BIC\) và \(\Delta AMIN\):
- \(\Delta BIC\) và \(\Delta AMIN\) có chung đường cao từ \(I\) và \(N\) tương ứng đến \(BC\) và \(AM\).
- Do đó, diện tích của hai tam giác này có thể được so sánh thông qua tỉ lệ các cạnh đáy.
- Từ phần b, ta đã có:
\[
\frac{BM}{AM} = \frac{AB^2}{AC^2}
\]
- Do đó, diện tích của hai tam giác là bằng nhau:
\[
S_{BIC} = S_{AMIN}
\]
Vậy, chúng ta đã chứng minh được tất cả các phần của bài toán.
Bài 17:
a) Chứng minh \(\frac{BH}{CE} = \frac{HG}{CD}\). Từ đó suy ra \(\frac{BH}{CE} = \frac{BG}{DE}\).
- Xét hai tam giác \(\triangle BHG\) và \(\triangle CDE\):
- Ta có \(BG\) song song với \(DE\) (do \(BG\) và \(DE\) là hai đường chéo của hình bình hành \(BCDE\)).
- Góc \(\angle BHG = \angle CDE\) (so le trong).
- Góc \(\angle BGH = \angle CED\) (so le trong).
Do đó, \(\triangle BHG \sim \triangle CDE\) (góc - góc).
- Từ đó, ta có:
\[
\frac{BH}{CE} = \frac{HG}{CD}
\]
- Vì \(BG\) song song với \(DE\), nên \(\frac{HG}{CD} = \frac{BG}{DE}\).
- Suy ra:
\[
\frac{BH}{CE} = \frac{BG}{DE}
\]
b) Chứng minh \(BH \cdot DE = AB \cdot CD = BC \cdot AD\).
- Từ \(\triangle BHG \sim \triangle CDE\), ta có:
\[
\frac{BH}{CE} = \frac{BG}{DE}
\]
- Suy ra:
\[
BH \cdot DE = BG \cdot CE
\]
- Do \(BG = AB\) và \(CE = CD\) (vì \(ABCD\) là hình vuông), ta có:
\[
BH \cdot DE = AB \cdot CD
\]
- Vì \(AB = BC = CD = DA\), nên:
\[
AB \cdot CD = BC \cdot AD
\]
c) Chứng minh \(\triangle BHC \sim \triangle DEA\).
- Xét hai tam giác \(\triangle BHC\) và \(\triangle DEA\):
- Ta có \(\angle BHC = \angle DEA\) (đối đỉnh).
- \(\angle HBC = \angle EAD\) (vì \(ABCD\) là hình vuông, các góc đều bằng \(90^\circ\)).
- Do đó, \(\triangle BHC \sim \triangle DEA\) (góc - góc).
Bài 18:
a) Chứng minh \(\Delta AMH \sim \Delta AHB\):
- Xét \(\Delta AMH\) và \(\Delta AHB\):
- \(\angle AMH = \angle AHB = 90^\circ\) (vì \(HM \perp AB\) và \(AH\) là đường cao).
- \(\angle A\) là góc chung.
Vậy, \(\Delta AMH \sim \Delta AHB\) theo trường hợp góc - góc (g-g).
b) Chứng minh \(AN \cdot AC = AH^2\):
- Xét \(\Delta AHN\) và \(\Delta AHC\):
- \(\angle AHN = \angle AHC = 90^\circ\) (vì \(HN \perp AC\) và \(AH\) là đường cao).
- \(\angle A\) là góc chung.
Vậy, \(\Delta AHN \sim \Delta AHC\) theo trường hợp góc - góc (g-g).
- Từ tính chất của tam giác đồng dạng, ta có:
\[
\frac{AN}{AH} = \frac{AH}{AC}
\]
- Suy ra:
\[
AN \cdot AC = AH^2
\]
c) Chứng minh \(\widehat{AEF} = \widehat{ABC}\):
- Do \(DF \parallel MN\) và \(MN \perp AB\), suy ra \(DF \perp AB\).
- Xét \(\Delta AEF\) và \(\Delta ABC\):
- \(\angle AEF = \angle ABC\) (vì \(DF \parallel MN\) và \(\angle AEF\) là góc đồng vị với \(\angle ABC\)).
Vậy, \(\widehat{AEF} = \widehat{ABC}\).