Bài 5:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện từng bước như sau:
1) Chứng minh $\Delta ADK$ cân ở A và $\Delta BKC$ cân ở B:
- Xét $\Delta ADK$:
- Vì K nằm trên tia phân giác của góc D, nên $\angle ADK = \angle KDA$.
- Do đó, $\Delta ADK$ cân tại A.
- Xét $\Delta BKC$:
- Vì K nằm trên tia phân giác của góc C, nên $\angle BKC = \angle KCB$.
- Do đó, $\Delta BKC$ cân tại B.
2) Chứng minh $AD + BC = AB$:
- Vì K là giao điểm của hai tia phân giác của góc C và D, nên K nằm trên đoạn AB.
- Theo tính chất của hình thang, ta có $AB // CD$ và $AB < CD$.
- Do đó, hai góc $\angle DAB$ và $\angle ABC$ là hai góc trong cùng phía và có tổng bằng $180^\circ$.
- Từ đó, ta có: $\angle DAB + \angle ABC = 180^\circ$.
- Xét tam giác $ADK$ và $BKC$:
- Vì $\Delta ADK$ cân tại A, nên $AD = AK$.
- Vì $\Delta BKC$ cân tại B, nên $BC = BK$.
- Tổng độ dài hai đoạn thẳng $AD$ và $BC$ là:
- $AD + BC = AK + BK = AB$.
Vậy, ta đã chứng minh được $AD + BC = AB$.
Bài 6:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ lần lượt chứng minh từng phần theo yêu cầu.
1) Chứng minh AK là tia phân giác của góc A:
Giả sử hình thang ABCD có AB // CD và CD = AD + BC. Gọi K là điểm trên CD sao cho KD = AD.
- Xét tam giác AKD, ta có: AK là tia phân giác của góc A nếu và chỉ nếu $\frac{AK}{KD} = \frac{AD}{DK}$.
- Do KD = AD (theo giả thiết), nên $\frac{AD}{DK} = 1$.
- Vì K nằm trên CD và KD = AD, nên AK là tia phân giác của góc A.
2) Chứng minh KC = BC:
- Từ giả thiết CD = AD + BC, ta có: CD = KD + KC = AD + BC.
- Thay KD = AD vào phương trình trên, ta được: AD + KC = AD + BC.
- Suy ra KC = BC.
3) Chứng minh BK là tia phân giác của góc B:
- Xét tam giác BKC, ta cần chứng minh BK là tia phân giác của góc B, tức là $\frac{BK}{KC} = \frac{BC}{CK}$.
- Từ phần 2, ta đã chứng minh KC = BC.
- Do đó, $\frac{BC}{CK} = 1$.
- Vì KC = BC, nên BK là tia phân giác của góc B.
Như vậy, chúng ta đã chứng minh được cả ba phần của bài toán.
Bài 7:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện từng bước như sau:
1) Chứng minh \(\widehat{BCD} = 2\widehat{BDC}\) và \(\widehat{BCD} = 60^\circ\).
Bước 1: Xét tam giác \(BCD\).
- Vì \(DB\) vuông góc với \(BC\), nên \(\widehat{BDC} = 90^\circ - \widehat{BCD}\).
Bước 2: Sử dụng tính chất của hình thang cân.
- Hình thang cân \(ABCD\) có \(AB // CD\), do đó \(\widehat{ABC} = \widehat{BCD}\).
Bước 3: Sử dụng tính chất của đường phân giác.
- Đường chéo \(DB\) là phân giác của \(\widehat{ADC}\), do đó \(\widehat{ADB} = \widehat{BDC}\).
Bước 4: Chứng minh \(\widehat{BCD} = 2\widehat{BDC}\).
- Từ \(\widehat{BDC} = 90^\circ - \widehat{BCD}\), ta có:
\[
\widehat{BCD} + \widehat{BDC} = 90^\circ
\]
- Thay \(\widehat{BDC} = 90^\circ - \widehat{BCD}\) vào, ta có:
\[
\widehat{BCD} + (90^\circ - \widehat{BCD}) = 90^\circ
\]
- Suy ra \(\widehat{BCD} = 2\widehat{BDC}\).
Bước 5: Chứng minh \(\widehat{BCD} = 60^\circ\).
- Từ \(\widehat{BCD} = 2\widehat{BDC}\) và \(\widehat{BCD} + \widehat{BDC} = 90^\circ\), ta có:
\[
2\widehat{BDC} + \widehat{BDC} = 90^\circ
\]
\[
3\widehat{BDC} = 90^\circ
\]
\[
\widehat{BDC} = 30^\circ
\]
- Suy ra \(\widehat{BCD} = 2 \times 30^\circ = 60^\circ\).
2) Chứng minh tam giác \(TCD\) đều.
Bước 1: Xét tam giác \(TCD\).
- Gọi \(T\) là giao điểm của \(CB\) và \(DA\).
Bước 2: Sử dụng tính chất của góc.
- Vì \(\widehat{BCD} = 60^\circ\) và \(\widehat{BDC} = 30^\circ\), nên \(\widehat{TCD} = 60^\circ\).
Bước 3: Chứng minh tam giác đều.
- Trong tam giác \(TCD\), nếu \(\widehat{TCD} = 60^\circ\), thì tam giác \(TCD\) là tam giác đều vì tất cả các góc đều bằng \(60^\circ\).
3) Tính chu vi của hình thang \(ABCD\) biết \(BC = 8~cm\).
Bước 1: Tính các cạnh của hình thang.
- Vì tam giác \(TCD\) đều và \(\widehat{TCD} = 60^\circ\), nên \(CD = BC = 8~cm\).
Bước 2: Tính chu vi.
- Chu vi của hình thang \(ABCD\) là tổng độ dài các cạnh:
\[
AB + BC + CD + DA
\]
- Vì \(AB = CD\) (do hình thang cân), nên \(AB = 8~cm\).
- Do đó, chu vi là:
\[
8 + 8 + 8 + 8 = 32~cm
\]
Vậy, chu vi của hình thang \(ABCD\) là \(32~cm\).