Câu 16:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện từng phần một cách chi tiết.
a) Chứng minh: C, M, H, N thuộc một đường tròn
Để chứng minh bốn điểm C, M, H, N cùng thuộc một đường tròn, ta cần chứng minh rằng tứ giác CMHN là tứ giác nội tiếp. Một cách để làm điều này là chứng minh rằng góc đối của tứ giác này có tổng bằng \(180^\circ\).
- Xét tam giác ABC với AM, BN, CK là các đường cao, do đó:
- \( \angle AMB = \angle ANB = 90^\circ \)
- \( \angle BMC = \angle BNC = 90^\circ \)
- Xét tứ giác CMHN:
- Ta có \( \angle CMH = \angle CNH = 90^\circ \) (vì AM và BN là các đường cao)
- Do đó, tổng hai góc đối của tứ giác CMHN là:
\[
\angle CMH + \angle CNH = 90^\circ + 90^\circ = 180^\circ
\]
Vậy tứ giác CMHN là tứ giác nội tiếp, do đó C, M, H, N thuộc một đường tròn.
b) Gọi I đối xứng với H qua BC. P, E là trung điểm của MN, CI. Chứng minh: \( \angle KNB = \angle KCB \); \( \angle BPE = 90^\circ \)
- Chứng minh \( \angle KNB = \angle KCB \):
- Do AM, BN, CK là các đường cao của tam giác ABC, nên H là trực tâm của tam giác ABC.
- I đối xứng với H qua BC, do đó CI là đường trung trực của đoạn thẳng HI.
- Vì I đối xứng với H qua BC, nên CI là đường cao của tam giác ABC, do đó \( \angle KNB = \angle KCB \).
- Chứng minh \( \angle BPE = 90^\circ \):
- P là trung điểm của MN, E là trung điểm của CI.
- Do M, N, C, I là các điểm thuộc đường tròn đường kính CI, nên P và E là các điểm thuộc đường tròn này.
- Đường kính CI của đường tròn này là đường trung trực của đoạn thẳng HI, do đó \( \angle BPE = 90^\circ \).
Vậy ta đã chứng minh được các yêu cầu của bài toán.