Đề bài. Cho tam giác $ABC$ nhọn, đường cao $AH$. Gọi $D, E$ là hình chiếu vuông góc của $H $ trên $AB$ và $AC$. Chứng minh rằng: (a) $AD.AB = AE.AC$. (b) Tứ giác $BDEC$ là tứ giác nội tiếp.
Bài giảng Tứ giác nội tiếp
Đề bài. Cho tam giác $ABC$ nhọn, đường cao $AH$. Gọi $D, E$ là hình chiếu vuông góc của $H $ trên $AB$ và $AC$. Chứng minh rằng: (a) $AD.AB = AE.AC$. (b) Tứ giác $BDEC$ là tứ giác nội tiếp.
Bài giảng Tứ giác nội tiếp
Đề bài. Cho đường tròn tâm $O$ và điểm $A$ nằm ngoài đường tròn. Từ $A$ dựng các tiếp tuyến $AB, AC$ đến $(O)$ với $B, C$ là các tiếp điểm. $OA$ cắt $BC$ tại $H$. (a) Chứng minh rằng tứ giác $OBAC$ nội tiếp. (b) Một đường thẳng qua $A$ cắt $(O)$ tại $D$ và $E$ sao cho $E$ nằm giữa $A$ và $D$. Chứng minh rằng $O, H, D, E$ cùng thuộc một đường tròn.
Chú ý. Tứ giác $ABCD$ có hai cạnh bên $AD, BC$ cắt nhau tại P, hai đường chéo cắt nhau tại $Q$. Khi đó $ABCD$ nội tiếp khi và chỉ khi:
Bài giảng Tứ giác nội tiếp
Đề bài. Cho tam giác $ABC$ nhọn. Các đường cao $AD, BE$ và $CF$ cắt nhau tại $H$. Cho tam giác $ABC$ nhọn. Các đường cao $AD, BE$ và $CF$ cắt nhau tại $H$. (a) Chứng minh các tứ giác $AEHF$, $BDHE$ là tứ giác nội tiếp. (b) Chứng minh các tứ giác $BFEC$, $AEDC$ là tứ giác nội tiếp.
Định nghĩa: Tứ giác có 4 đỉnh cùng thuộc một đường tròn được gọi là tứ giác nội tiếp.
Dấu hiệu nhận biết tứ giác nội tiếp: Một tứ giác là tứ giác nội tiếp khi và chỉ khi:
Ví dụ 1. Cho tam giác $ABC$ nhọn. Các đường cao $AD, BE$ và $CF$ cắt nhau tại $H$. Cho tam giác $ABC$ nhọn. Các đường cao $AD, BE$ và $CF$ cắt nhau tại $H$. (a) Chứng minh các tứ giác $AEHF$, $BDHE$ là tứ giác nội tiếp. (b) Chứng minh các tứ giác $BFEC$, $AEDC$ là tứ giác nội tiếp.
Ví dụ 2. Cho đường tròn tâm $O$ và điểm $A$ nằm ngoài đường tròn. Từ $A$ dựng các tiếp tuyến $AB, AC$ đến $(O)$ với $B, C$ là các tiếp điểm. $OA$ cắt $BC$ tại $H$. (a) Chứng minh rằng tứ giác $OBAC$ nội tiếp. (b) Một đường thẳng qua $A$ cắt $(O)$ tại $D$ và $E$ sao cho $E$ nằm giữa $A$ và $D$. Chứng minh rằng $O, H, D, E$ cùng thuộc một đường tròn.
Ví dụ 3. Cho tam giác $ABC$ nhọn, đường cao $AH$. Gọi $D, E$ là hình chiếu vuông góc của $H $ trên $AB$ và $AC$. Chứng minh rằng: (a) $AD.AB = AE.AC$. (b) Tứ giác $BDEC$ là tứ giác nội tiếp.
Ví dụ 4. Cho tam giác $ABC$, đường tròn tâm $I$ nội tiếp tam giác tiếp xúc với $AB, AC$ tại $D$ và $E$. Gọi $M$ là giao điểm của $BI$ và $DE$. Cho tam giác $ABC$, đường tròn tâm $I$ nội tiếp tam giác tiếp xúc với $AB, AC$ tại $D$ và $E$. Gọi $M$ là giao điểm của $BI$ và $DE$. (a) Chứng minh $\angle AED = \dfrac{180^\circ-\angle A}{2}$. (b) Chứng minh 4 điểm $I, E, M, C$ cùng thuộc một đường tròn. (c) Gọi $N$ là giao điểm của $CI$ và $DE$. Chứng minh 4 điểm $B, N, M, C$ cùng thuộc một đường tròn.
Ví dụ 5. Cho tam giác ABC. Trên cạnh BC lấy các điểm D, E sao cho $\angle BAD = \angle CAE$. Gọi $M, N$ là hình chiếu vuông góc của $B$ trên $AD, AE$; $P, Q$ là hình chiếu vuông góc của C trên $AD, AE$. Chứng minh 4 điểm $M, N, P, Q$ cùng thuộc một đường tròn có tâm là trung điểm $BC$.
Ví dụ 6. Cho tam giác $ABC$. Đường tròn đi qua hai đỉnh $B, C$ và cắt các cạnh $AB, AC$ tại $D$ và $E$. Gọi $M$ là giao điểm của $CD$ và $BE$. Gọi $P$ là điểm đối xứng của $M$ qua $AC$ và $Q$ lá điểm đối xứng của $M$ qua trung điểm cạnh $BC$. Chứng minh 4 điểm $A, C, P, Q$ cùng thuộc một đường tròn.
Bài tập.
Định nghĩa. Hình vuông là tứ giác có bốn cạnh bằng nhau và bốn góc bằng nhau.
Tính chất. Hình vuông có mọi tính chất của hình thoi và hình chữ nhật.
Dấu hiệu nhận biết hình vuông:
Bài 1. Cho tam giác $ABC$ vuông tại $A$, phân giác trong góc $A$ cắt $BC$ tại $D$. Gọi $E$, $F$ là hình chiếu của $D$ trên các đường thẳng $AB$ và $AC$.
a) Tứ giác $AEDF$ là hình gì? Tại sao?
b) Vẽ đường cao $AH$ của tam giác $ABC$. Tính $\angle EHF$.
c) Đường trung trực cạnh $BC$ cắt $AD$ tại $M$. Tính $\angle CBM$.
Bài 2. Cho tam giác vuông $ABC$ vuông góc tại $A$. Dựng về phía ngoài tam giác các hình vuông $ABDE$ và $ACFG$. Gọi $K$ là giao điểm các tia $DE$ và $FG$; $M$ là trung điểm của $EG$.
a) Chứng minh ba điểm $K$, $M$, $A$ thẳng hàng.
b) Chứng minh $MA \bot BC$
c) Chứng minh các đường thẳng $DC$, $FB$, $AM$ đồng qui.
Bài 3. Cho hình vuông $ABCD$ có cạnh $a$. Trên các cạnh $BC, CD$ lấy các điểm $M, N$ sao cho $\widehat {MAN} = 45^\circ$. Đường thẳng qua $A$ vuông góc với $AM$ cắt $CD$ tại điểm $E$.
a) Chứng minh $DE = BM$.
b) Tính khoảng cách từ $A$ đến $MN$.
c) Chứng minh chu vi $CMN$ có độ dài không đổi.
Bài 4. Cho tam giác $ABC$ vuông tại $A$ có $AC = 3AB$. Trên $AC$ lấy $M,N$ sao cho $AM = MN = NC$. Chứng minh $\widehat {AMB} =\widehat {ANB} + \widehat{ ACB}$.
Bài 5. Cho hình vuông $ABCD$, $E$ là một điểm bất kỳ trên cạnh $AB$. Vẽ hình vuông $ DEFG $. Chứng minh $DB \bot DF$ [gợi ý].
Bài 6. Cho hai hình vuông cạnh nhau $ABCD$ và $DEFG$ (điểm $E$ thuộc cạnh $CD$). Đường thẳng $GE$ cắt $BC$ tại $H$. Kẻ $CM$ song song với $HG$ ($M$ thuộc $FG$). Chứng minh rằng (a) $AH = HM$, (b) $\angle AHM = 90^\circ$ [gợi ý].
Đề bài. Cho hai hình vuông cạnh nhau $ABCD$ và $DEFG$ (điểm $E$ thuộc cạnh $CD$). Đường thẳng $GE$ cắt $BC$ tại $H$. Kẻ $CM$ song song với $HG$ ($M$ thuộc $FG$). Chứng minh rằng (a) $AH = HM$, (b) $\angle AHM = 90^\circ$.
Gợi ý.
Đề bài. Cho hình vuông $ABCD$, $E$ là một điểm bất kỳ trên cạnh $AB$. Vẽ hình vuông $ DEFG $. Chứng minh $DB \bot DF$.
Gợi ý. Gọi $I$ là giao điểm của $EF$ với $BC$. Từ $ \triangle DCG = \triangle DAE $ suy ra $ \angle DGC = \angle EIB $. Gọi $I’,B’$ lần lượt là giao điểm của $GC$ với $EF$ và $AB$. Vì $EF$ song song $DG$ nên $ \angle EI’B’ = \angle \angle DGC = \angle EIB $, suy ra $I’B’$ song song với $IB$, hay $CB’$ song song $CB$ (vô lý), do đó $I’$ phải trùng $I$ và $B’$ trùng $B$, ta có được ba điểm $B, C, G$ thẳng hàng.
Gọi $J$ là tâm hình vuông $DEFG$, suy ra $J$ là trung điểm hai đường chéo $EG$ và $DF$. Do tam giác $EBG$ vuông tại $B$ (nhờ $B,C,G$ thẳng hàng (cmt)), nên $BI = \frac{1}{2} EG$, suy ra $BI = \frac{1}{2} DF$, suy ra tam giác $DBF$ vuông tại $B$ (đpcm).
Đề bài. Cho tam giác đều $ABC$ đường cao $AD$ và trực tâm $H$. Từ điểm $M$ bất kỳ trên cạnh $BC$ kẻ $ME \bot AB$, $MF \bot AC$. Gọi $I$ là trung điểm $AM$.
Lời giải.
Định nghĩa. Hình thoi là tứ giác có bốn cạnh bằng nhau.
Tính chất: hình thoi có mọi tính chất của hình bình hành, ngoài ra còn có
Dấu hiệu nhận biết hình thoi
Ví dụ 1. Chứng minh rằng
Ví dụ 2. Cho hình thoi $ABCD$ có đường chéo $BD$ bằng độ dài bốn cạnh hình thoi. Gọi $M$ là một điểm bất kỳ trên cạnh $AB$. Lấy điểm $N$ trên cạnh $BC$ sao cho $\angle MDN = 60^\circ$. Chứng minh tam giác $ DMN $ đều. Từ đó suy ra vị trí của điểm $M$ trên $AB$ để độ dài đoạn $MN$ lớn nhất, nhỏ nhất.
Bài 1. Cho hình thoi $ {ABCD}$ có $ {AB = 6cm, \angle A = 120^\circ}$.
a) Tính $ {AC,BD}$.
b) Gọi $ {E}$ là điểm đối xứng của $ {A}$ qua $ {BC}$. Chứng minh $ {D,E,C}$ thẳng hàng. Tứ giác $ {ABED}$ là hình gì? Tại sao?Bài 2.
Bài 2. Chứng minh rằng
a) Giao điểm hai đường chéo của hình thoi là tâm đối xứng của hình thoi.
b) Hai đường chéo của một hình thoi là hai trục đối xứng của hình thoi.
Bài 3. Cho tứ giác $ {ABCD}$ có $ {AD = BC}$. Gọi $ {M,N,P,Q}$ lần lượt là trung điểm của $ {AB}$, $ {AC}$, $ {CD}$, và $ {BD}$.
a) Chứng minh rằng $ { MP \bot NQ }$.
b) Giả sử đường thẳng $ {MP}$ cắt các đường thẳng $ {AD}$, $ {BC}$ lần lượt tại $ {E}$ và $ {F}$. Chứng minh $ { \angle DEP = \angle CFP }$.
Bài 4. Cho hình bình hành $ { ABCD }$. Đường phân góc góc $ { ADC }$ cắt các đường thẳng $ {AB}$, $ {BC}$ lần lượt tại $ {M}$ và $ {N}$. Đường thẳng qua $ {M}$ song song với $ {AD}$ cắt đường thẳng $ {CD}$ tại $ {P}$, đường thẳng qua $ {N}$ song song với $ {AB}$ cắt đường thẳng $ {AD}$ tại $ {Q}$. Chứng minh $ { AP \parallel CQ }$.
Bài 5. Cho hình thoi $ { ABCD }$ tâm $ {O}$ với góc $ {A}$ tù. Gọi $ {H}$, $ {K}$ lần lượt là hình chiếu của $ {A}$ xuống $ {CB}$, $ {CD}$. Giả sử $ {HK = AC/2}$.
a) Chứng minh tam giác $ { HOK }$ đều.
b) Tính các góc của hình thoi $ {ABCD}$.
Bài 6. Cho hình thoi $ { ABCD }$ tâm $ {O}$ với góc $ {B}$ tù. Trong tam giác $ { ABD }$, hai đường cao $ { BM, DP }$ cắt nhau tại $ {H}$; trong tam giác $ {BCD}$, hai đường cao $ {BN}$, $ {DQ}$ cắt nhau tại $ {K}$. Tứ giác $ {BKDH}$ là hình gì? Tại sao?
Bài 7. Cho hình thoi $ {ABCD}$ cạnh $ {a}$ và $ {\angle B = 120^\circ}$. Một đường thẳng thay đổi cắt các cạnh $ {BA, BC}$ tại $ {M}$ và $ {N}$ sao cho $ {BM + BN = a}$.
a) Tính các góc của tam giác $ {MND}$.
b) Chứng minh rằng trung điểm của $ {MN}$ luôn thuộc một đường thẳng cố định.
Bài 8. Cho tam giác đều $ {ABC}$ đường cao $ {AD}$ và trực tâm $ {H}$. Từ điểm $ {M}$ bất kỳ trên cạnh $ {BC}$ kẻ $ {ME \bot AB}$, $ {MF \bot AC}$. Gọi $ {I}$ là trung điểm $ {AM}$.
a) Chứng minh tứ giác $ {DEIF}$ là hình thoi.
b) Chứng minh rằng các đường thẳng $ { MH }$, $ {ID}$, $ {EF}$ đồng quy. [gợi ý]