AITA? Số 4: Vẽ đường phụ giải bài toán song song

AITA? Số 4: Vẽ đường phụ giải bài toán song song

Oct 6, 2024

Bài toán:

Cho góc nhọn xOy. Trên Ox lấy hai điểm A, B (AOBA \in OB) và trên Oy lấy hai điểm C, D(CODC \in 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.
notion image

Suy Luận:

  1. 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)
  1. Khi gặp trường hợp này, ta thường có hai hướng suy luận:
    1. Tìm một "công cụ" hoặc đưa về một "bài toán/bổ đề" đã biết
    2. Dựng yếu tố phụ để tạo ra các dữ kiện mới, mà qua trung gian có thể giúp ta giải quyết vấn đề
  1. Chúng ta thử tiếp cận theo hướng thứ hai trước
    1. Đề bài cho AB = CD, nằm xa nhau, ta nghĩ đến
      1. 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
      2. dời CD về gần với AB (có thể nằm trên cùng 1 đường thẳng hoặc hai đoạn thẳng chung mút)
    2. 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:

notion image

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.
notion image

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 raMNAE.(1) MN \parallel AE. \quad(1)
notion image

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 BtAE(2)Bt \perp AE \quad(2)

Chứng minh Bt vuông góc Oz.

  • BEOyBE \parallel 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 = 12\frac{1}{2} ∡ ABE và ∡ BOz = 12\frac{1}{2} ∡ xOy.
  • Suy ra, 12\frac{1}{2} ( ∡ ABE + ∡ xOy) = 90º $$.
  • Từ đó, suy ra Bt vuông góc với Oz. (3)\quad(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=12(AB+CD)\vec{u}=\frac{1}{2} \cdot(\overrightarrow{A B}+\overrightarrow{C D})
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)
notion image

Bước 1: Lấy E là trung điểm BC, ta có

ME // AB   và NE / /CD
ME=12AB=NE=12CD\mathrm{ME}=\frac{1}{2} \mathrm{AB}=\mathrm{NE}=\frac{1}{2} \mathrm{CD}
notion image

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^\Rightarrow \widehat{\mathrm{M}_1}=\widehat{\mathrm{N}_1}
notion image
M1^=N1^=12(180MEN^)\widehat{\mathrm{M}_1}=\widehat{\mathrm{N}_1}=\frac{1}{2}\left(180^{\circ}-\widehat{\mathrm{MEN}}\right)
MEN^=E^1+E^2=θ+B1^=180xOy^\widehat{\mathrm{MEN}}=\widehat{\mathrm{E}}_1+\widehat{\mathrm{E}}_2=\theta+\widehat{\mathrm{B}_1}=180^{\circ}-\widehat{\mathrm{xOy}}
Q^=O1^=12xOy^\widehat{\mathrm{Q}}=\widehat{\mathrm{O}_1}=\frac{1}{2} \widehat{\mathrm{xOy}}
Suy ra hai góc MQz^\widehat{MQz}EMN^\widehat{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//FNME// AB // FN (4) ; NE//CD//MFNE // CD // MF
ME=FN=12AB=NE=MF=12CD\mathrm{ME}=\mathrm{FN}=\frac{1}{2}\mathrm{AB}=\mathrm{NE}=\mathrm{MF}=\frac{1}{2} \mathrm{CD}
\Rightarrow MFNEMFNE là hình thoi
(1) \Rightarrow EMF^\widehat{EMF}= xOy^\widehat{xOy}
\Rightarrow 12\frac{1}{2} EMF^\widehat{EMF}=12 \frac{1}{2} xOy^\widehat{xOy} (hai góc có hai cặp cạnh song song)
notion image

Bước 2: kéo dài M E căt tia phân giác x O y tại Q.

notion image
Ta chứng minh MN và OQ song song do có hai góc đồng vị bằng nhau.
(2)M1^=O1^) \Rightarrow \widehat{\mathrm{M}_1}=\widehat{\mathrm{O}_1}
(4)M1^=Q1^(4) \Rightarrow \widehat{\mathrm{M}_1}=\widehat{\mathrm{Q}_1}
(2) suy ra hai góc MQz và EMN bằng nhau
suy ra điều phải chứng minh
 
 
Nếu các bạn có đóng góp hoặc ý kiến vui lòng gửi về toancodiem.xinchao@outlook.com
 

Đừng quên nếu có bài toán cần hỏi thì 👇

 
notion image