Bài 17:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện từng phần một cách chi tiết.
a) Chứng minh tam giác AEF vuông cân.
- Do E là điểm trên cạnh DC và F là điểm trên tia đối của tia BC sao cho \( BF = DE \), ta có:
- \( DE = BF \).
- Xét tam giác \( AEF \):
- Ta có \( AE = AD - DE \) và \( AF = AB + BF \).
- Vì \( AD = AB \) (do ABCD là hình vuông) và \( DE = BF \), suy ra:
- \( AE = AD - DE = AB - BF = AF \).
- Do đó, tam giác \( AEF \) có \( AE = AF \), nên tam giác \( AEF \) là tam giác cân tại A.
- Để chứng minh tam giác \( AEF \) vuông, ta cần chứng minh góc \( \angle AEF = 90^\circ \).
- Xét tam giác \( AEF \), ta có:
- \( \angle AEF = \angle AED + \angle DEF \).
- Vì \( DE = BF \) và \( DE \parallel BF \) (do cùng vuông góc với \( AB \)), nên \( \angle AED = \angle DEF = 45^\circ \).
- Do đó, \( \angle AEF = 45^\circ + 45^\circ = 90^\circ \).
- Vậy tam giác \( AEF \) là tam giác vuông cân tại A.
b) Gọi I là trung điểm của EF. Chứng minh I thuộc BD.
- Gọi I là trung điểm của \( EF \), tức là \( IE = IF \).
- Xét tam giác \( AEF \) vuông cân tại A, ta có:
- \( \angle AEF = 90^\circ \).
- Do đó, \( I \) là trung điểm của cạnh huyền \( EF \) trong tam giác vuông cân \( AEF \), nên \( I \) cũng là trung điểm của đường chéo \( BD \) của hình vuông \( ABCD \).
- Vậy \( I \) thuộc đường chéo \( BD \).
c) Lấy điểm K đối xứng với A qua I. Chứng minh tứ giác AEKF là hình vuông.
- Vì \( I \) là trung điểm của \( EF \) và \( K \) đối xứng với \( A \) qua \( I \), nên \( IK = IA \).
- Do \( I \) là trung điểm của \( EF \), ta có:
- \( IE = IF \).
- Xét tứ giác \( AEKF \):
- \( AE = AF \) (do tam giác \( AEF \) vuông cân).
- \( EK = FK \) (do \( K \) đối xứng với \( A \) qua \( I \)).
- Do đó, tứ giác \( AEKF \) có:
- \( AE = AF \) và \( EK = FK \).
- Các góc \( \angle AEF = \angle EKF = 90^\circ \).
- Vậy tứ giác \( AEKF \) là hình vuông.
Như vậy, chúng ta đã chứng minh được các yêu cầu của bài toán.
Bài 18:
Để giải bài toán này, chúng ta cần hiểu rõ các yếu tố liên quan đến tam giác vuông và đường trung tuyến.
Cho tam giác \( \triangle ABC \) vuông tại \( A \), đường trung tuyến \( AM \) và \( D \) là trung điểm của \( BC \).
Bước 1: Tính chất của đường trung tuyến trong tam giác vuông
Trong một tam giác vuông, đường trung tuyến ứng với cạnh huyền có một tính chất đặc biệt: nó bằng nửa độ dài của cạnh huyền. Điều này có nghĩa là nếu \( M \) là trung điểm của cạnh huyền \( BC \), thì:
\[ AM = \frac{1}{2} BC \]
Bước 2: Xác định vị trí của điểm \( D \)
Vì \( D \) là trung điểm của \( BC \), nên:
\[ BD = DC = \frac{1}{2} BC \]
Bước 3: Sử dụng tính chất của tam giác vuông
Vì \( \triangle ABC \) vuông tại \( A \), ta có thể áp dụng định lý Pythagore để tính độ dài cạnh huyền \( BC \) nếu biết độ dài hai cạnh góc vuông \( AB \) và \( AC \):
\[ BC^2 = AB^2 + AC^2 \]
Bước 4: Kết luận
Với các thông tin trên, chúng ta có thể tính toán cụ thể nếu biết độ dài các cạnh của tam giác. Tuy nhiên, bài toán không yêu cầu tính toán cụ thể mà chỉ cần lập luận về tính chất của đường trung tuyến và trung điểm trong tam giác vuông.
Tóm lại, trong tam giác vuông \( \triangle ABC \) vuông tại \( A \), đường trung tuyến \( AM \) có độ dài bằng nửa cạnh huyền \( BC \), và điểm \( D \) là trung điểm của \( BC \), do đó \( BD = DC = \frac{1}{2} BC \).