Cho góc nhọn xOy. Trên Ox lấy hai điểm A, B (A∈OB) và trên Oy lấy hai điểm C, D(C∈OD) sao cho AB = CD .Gọi M, N theo thứ tự là trung điểm của AC và DB. Chứng minh MN song song với tia phân giác Oz của góc xOy.
Suy Luận:
Quan sát bài toán, ta thấy không có dữ kiện nào có thể giúp trực tiếp chứng minh MN // Oz ( gọi Oz là tia phân giác của góc xOy)
Khi gặp trường hợp này, ta thường có hai hướng suy luận:
Tìm một "công cụ" hoặc đưa về một "bài toán/bổ đề" đã biết
Dựng yếu tố phụ để tạo ra các dữ kiện mới, mà qua trung gian có thể giúp ta giải quyết vấn đề
Chúng ta thử tiếp cận theo hướng thứ hai trước
Đề bài cho AB = CD, nằm xa nhau, ta nghĩ đến
dựng đường phụ để tạo ra các hình đặc biệt: hai tam giác bằng nhau, một tam giác cân, hình bình hành v.v.v
dời CD về gần với AB (có thể nằm trên cùng 1 đường thẳng hoặc hai đoạn thẳng chung mút)
Với giả thiết trung điểm của BD là N, và hai hướng trên ta nghĩ đến việc dưng một hình bình hành có một cạnh là CD, và một đường chéo là BD
Gợi ý giải chi tiết:
Cách 1:
Bước 1: Dựng hình
Từ B vẽ đường thẳng song song với tia Oy, trên đó lấy điểm E$sao cho BE = BA (Điểm E và C nằm cùng phía so với đường thẳng AB).
Vì BA = CD (theo giả thiết) nên ta có BE = BA = CD. Mặt khác, BE song song với CD (do BE song song với Oy và CD nằm trên Oy).
Theo dấu hiệu nhận biết hình bình hành, nếu một tứ giác có một cặp cạnh đối song song và bằng nhau thì tứ giác đó là hình bình hành.
Do đó, tứ giác BEDC là hình bình hành.
Bước 2: Tìm trung gian
N là trung điểm của BD, nên N cũng là trung điểm của EC (vì trong hình bình hành, hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm mỗi đường).
Do đó, MN là đường trung bình của tam giác ACE, suy raMN∥AE.(1)
Bước 3: Chứng minh AE // Oz
Khai thác dữ kiện dựng hình
Vì BE = BA, suy ra tam giác BAE cân tại B, với AB = BE.
Trong tam giác cân, đường phân giác của một góc cũng là đường trung trực của cạnh đối diện góc đó.
Vì vậy, đường phân giác Bt của góc ABE cũng là đường trung trực của AE, tức là Bt vuông góc với AE .
Do đó, ta có Bt⊥AE(2)
Chứng minh Bt vuông góc Oz.
Vì BE∥Oy và Bt là phân giác của góc ABE, còn Oz là phân giác của góc xOy, hai góc OBt và BOz là hai góc trong cùng phía của hai đường thẳng song song BE và Oy.
Theo tính chất của góc tạo bởi hai đường thẳng song song, tổng của hai góc trong cùng phía bằng 180 độ . Do đó,
⦟OBt + ⦟BOz = 180º
Vì Bt và Oz đều là tia phân giác, nên ∡ OBt = 21 ∡ ABE và ∡ BOz = 21 ∡ xOy.
Suy ra, 21 ( ∡ ABE + ∡ xOy) = 90º $$.
Từ đó, suy ra Bt vuông góc với Oz. (3)
Kết luận:
Từ (1), (2), và (3), ta có MN // Oz. Vậy, điều phải chứng minh đã được chứng minh.
Cách 2:
Suy Luận:
ta thấy N là kết quá của M qua 2 phép tịnh tiến theo vector
u=21⋅(AB+CD)
từ đó ta có thể chọn các cách sau
💠 đại ső hoá bài toán bǎng toạ độ
💠 sử dụng vector - phép biến hình
💠 vẽ các đường phụ lần lượt đi qua các điểm M, N và song song với A B hoặc C D
Ở đây chúng ta chọn cách thứ 3 (kiến thức lớp 8)
Bước 1: Lấy E là trung điểm BC, ta có
ME // AB và NE / /CD
ME=21AB=NE=21CD
Bước 2: kéo dài ME căt tia phân giác x O y tại Q.
Ta chứng minh MN// OQ do có hai góc đồng vị bằng nhau.
Tam giác MEN cân tại E (do (1)
⇒M1=N1
M1=N1=21(180∘−MEN)
MEN=E1+E2=θ+B1=180∘−xOy
Q=O1=21xOy
Suy ra hai góc MQz và EMN bằng nhau
Suy ra điều phải chứng minh
Cách 3:
Tương tự cách 2,
Bước 1, Lấy E, F là trung điểm BC, AD
Theo tính chất đường trung bình, ta có
ME//AB//FN (4) ; NE//CD//MF
ME=FN=21AB=NE=MF=21CD
⇒MFNE là hình thoi
(1) ⇒EMF= xOy
⇒21EMF=21xOy (hai góc có hai cặp cạnh song song)
Bước 2: kéo dài M E căt tia phân giác x O y tại Q.
Ta chứng minh MN và OQ song song do có hai góc đồng vị bằng nhau.
Các em lớp 8 và 9 sẽ tự hệ thống được kiến thức định nghĩa, tính chất và dấu hiệu nhận biết của các hình tứ giác đặc biệt và cách ghi nhớ không quên kiến thức sau khi đọc xong bài hướng dẫn này