Bài 1:
Để tính ba góc còn lại của hình thang cân, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định góc đối diện với góc đã biết:
- Hình thang cân có hai góc kề đáy lớn bằng nhau. Do đó, góc tại đáy lớn bên phải cũng bằng \(60^\circ\).
2. Tính tổng các góc trong hình thang:
- Tổng các góc trong một tứ giác là \(360^\circ\).
3. Tính hai góc còn lại:
- Gọi hai góc còn lại là \(x\) (hai góc kề đáy nhỏ).
- Ta có phương trình: \(60^\circ + 60^\circ + x + x = 360^\circ\).
- Giải phương trình: \(120^\circ + 2x = 360^\circ\).
- \(2x = 240^\circ\).
- \(x = 120^\circ\).
Vậy, ba góc còn lại của hình thang là \(60^\circ\), \(120^\circ\), và \(120^\circ\).
Bài 2:
Để giải bài toán này, ta cần tìm độ dài các cạnh của hình thang cân ABCD. Ta biết rằng:
- \(AB \parallel CD\) và \(\widehat{C} = 60^\circ\).
- DB là tia phân giác của góc D.
- Chu vi của hình thang là 20 cm.
Do ABCD là hình thang cân, ta có \(AD = BC\).
Gọi độ dài các cạnh là:
- \(AB = x\) (cm)
- \(CD = y\) (cm)
- \(AD = BC = z\) (cm)
Vì chu vi của hình thang là 20 cm, ta có phương trình:
\[ x + y + 2z = 20 \]
Do DB là tia phân giác của góc D, ta có:
\[
\frac{AD}{DC} = \frac{AB}{BC}
\]
Vì \(AD = BC = z\), ta có:
\[
\frac{z}{y} = \frac{x}{z}
\]
Từ đó suy ra:
\[ z^2 = xy \]
Ta có hệ hai phương trình:
1. \( x + y + 2z = 20 \)
2. \( z^2 = xy \)
Bây giờ, ta sẽ giải hệ phương trình này.
Từ phương trình thứ nhất, ta có:
\[ y = 20 - x - 2z \]
Thay vào phương trình thứ hai:
\[ z^2 = x(20 - x - 2z) \]
Giải phương trình này, ta có:
\[ z^2 = 20x - x^2 - 2xz \]
Để đơn giản hóa, ta thử một số giá trị hợp lý cho \(x\), \(y\), và \(z\) sao cho thỏa mãn điều kiện của bài toán.
Giả sử \(x = 6\), ta có:
\[ y = 20 - 6 - 2z = 14 - 2z \]
Thay vào phương trình \(z^2 = xy\):
\[ z^2 = 6(14 - 2z) \]
\[ z^2 = 84 - 12z \]
Giải phương trình bậc hai:
\[ z^2 + 12z - 84 = 0 \]
Tính nghiệm của phương trình:
\[
\Delta = 12^2 - 4 \times 1 \times (-84) = 144 + 336 = 480
\]
\[
z = \frac{-12 \pm \sqrt{480}}{2}
\]
Tuy nhiên, để đơn giản hóa, ta có thể thử nghiệm các giá trị hợp lý cho \(z\) và kiểm tra lại.
Giả sử \(z = 4\), ta có:
\[ x + y + 2 \times 4 = 20 \]
\[ x + y = 12 \]
Và từ \(z^2 = xy\):
\[ 16 = xy \]
Giải hệ phương trình:
1. \( x + y = 12 \)
2. \( xy = 16 \)
Ta có thể thử nghiệm:
- \(x = 8\), \(y = 4\) hoặc ngược lại.
Vậy các cạnh của hình thang là:
- \(AB = 8\) cm
- \(CD = 4\) cm
- \(AD = BC = 4\) cm
Kiểm tra lại:
Chu vi: \(8 + 4 + 4 + 4 = 20\) cm, thỏa mãn điều kiện bài toán.
Bài 3:
Để chứng minh tứ giác ABCD là hình thang, ta cần chỉ ra rằng có ít nhất một cặp cạnh đối song song.
Bước 1: Xét tam giác ABC
- Ta có \( AB = BC \), do đó tam giác ABC là tam giác cân tại B.
Bước 2: Xét tính chất của tia phân giác AC
- Vì AC là tia phân giác của góc A, nên góc BAC bằng góc CAD.
Bước 3: Sử dụng tính chất của tam giác cân
- Trong tam giác cân ABC, góc BAC bằng góc BCA.
Bước 4: Suy luận về góc D
- Do AC là tia phân giác của góc A, nên góc CAD bằng góc DAC.
Bước 5: Chứng minh cặp cạnh song song
- Từ các bước trên, ta có góc BAC bằng góc BCA và góc CAD bằng góc DAC.
- Do đó, góc BCA bằng góc DAC.
- Điều này có nghĩa là hai góc này nằm ở vị trí so le trong hai đường thẳng AB và CD khi cắt nhau bởi đường thẳng AC.
- Vì hai góc so le bằng nhau, nên AB song song với CD.
Kết luận:
- Tứ giác ABCD có một cặp cạnh đối song song (AB song song với CD), do đó tứ giác ABCD là hình thang.
Bài 4:
Để giải bài toán này, chúng ta cần thực hiện các bước sau:
a) Chứng minh tứ giác BEDC là hình thang cân
1. Xét tam giác ABC cân tại A:
- Vì tam giác ABC cân tại A, nên $\widehat{B} = \widehat{C}$.
2. Xét các đường phân giác BD và CE:
- BD là phân giác của góc $\widehat{B}$, do đó $\widehat{ABD} = \widehat{DBC}$.
- CE là phân giác của góc $\widehat{C}$, do đó $\widehat{ACE} = \widehat{ECB}$.
3. Chứng minh tứ giác BEDC là hình thang:
- Xét hai góc $\widehat{BDC}$ và $\widehat{BEC}$:
- $\widehat{BDC} = \widehat{DBC} + \widehat{BDC} = \widehat{ABD} + \widehat{BDC}$.
- $\widehat{BEC} = \widehat{BEC} + \widehat{ECB} = \widehat{BEC} + \widehat{ACE}$.
- Do $\widehat{ABD} = \widehat{ACE}$ và $\widehat{DBC} = \widehat{ECB}$, nên $\widehat{BDC} = \widehat{BEC}$.
- Vậy, hai góc đối của tứ giác BEDC bằng nhau, chứng tỏ BEDC là hình thang cân.
b) Tính các góc của hình thang cân BEDC, biết $\widehat{C} = 50^\circ$
1. Tính các góc trong tam giác ABC:
- Tam giác ABC cân tại A, nên $\widehat{B} = \widehat{C} = 50^\circ$.
- Tổng ba góc trong tam giác ABC là $180^\circ$, do đó $\widehat{A} = 180^\circ - 2 \times 50^\circ = 80^\circ$.
2. Tính các góc của hình thang cân BEDC:
- Do BD và CE là các đường phân giác, nên:
- $\widehat{ABD} = \frac{\widehat{B}}{2} = \frac{50^\circ}{2} = 25^\circ$.
- $\widehat{ACE} = \frac{\widehat{C}}{2} = \frac{50^\circ}{2} = 25^\circ$.
- Trong hình thang cân BEDC, hai góc kề đáy bằng nhau:
- $\widehat{BDC} = \widehat{BEC} = 180^\circ - \widehat{A} = 180^\circ - 80^\circ = 100^\circ$.
- Vậy, các góc của hình thang cân BEDC là:
- $\widehat{BDC} = \widehat{BEC} = 100^\circ$.
- $\widehat{BED} = \widehat{CED} = 80^\circ$.
Như vậy, chúng ta đã chứng minh được tứ giác BEDC là hình thang cân và tính được các góc của nó.