Bài 5: Trường hợp bằng nhau thứ ba của tam giác: góc - cạnh - góc (g.c.g)

+ Vẽ tam giác ABC:

-) Vẽ đoạn thẳng BC = 2 cm.

-) Trên cùng một nửa mặt phăng bờ BC, vẽ các tia Bx và Cy sao cho ∠CBx = 90º và &BCy = 60º.

Hai tia trên cắt nhau tại A ta được tam giác ABC.

+) Đo AC ta được: AC = 4cm.

+ ΔABD = ΔCBD (g.c.g) vì:

∠ABD = ∠CBD (gt)

BD chung

∠ADB = ∠BDC (= 90o)

+ Ta có: ∠FGI = ∠IHE ( giả thiết). Mà hai góc này ở vị trí so le trong nên: FG // HE

⇒ ∠GFI = ∠IEH ( hai góc so le trong).

*) Khi đó: ΔGIF = ΔHIE (g.c.g) vì:

∠GFI = ∠IEH ( chứng minh trên)

FI = IE ( giả thiết)

∠GIF = ∠EIH (hai góc đối đỉnh)

Tam giác ADE có: ∠D = ∠E (giả thiết) (1)

∠(D1) = ∠(D2) = (1/2)∠D (vì DM là tia phân giác của góc ADE) (2)

∠(E1) = ∠(E2) = (1/2)∠E (vì EN là tia phân giác của góc AED) (3)

Từ (1); (2) và (3) suy ra: ∠(D1 ) = ∠(D2) = ∠(E1) = ∠(E2 )

+) Xét ΔDNE và ΔEMD, ta có:

∠(NDE) = ∠(MED) (giả thiết)

DE cạnh chung

∠(D2) = ∠(E2 ) (chứng minh trên)

Suy ra: ΔDNE = ΔEMD (g.c.g)

Vậy DN = EM (hai cạnh tương ứng)

Nối AK, ta có:

AB // HK (giả thiết)

⇒ ∠(A1 ) =∠(K1 ) (hai góc so le trong)

+) Lại có: AH // BK (giả thiết)

⇒ ∠ (A2 ) = ∠(K2 ) (hai góc so le trong)

Xét ΔABK và ΔKHA, ta có:

∠(A1 ) =∠(K1 ) ( chứng minh trên)

AK cạnh chung

∠(K2 ) =∠(A2 ) (chứng minh trên)

Suy ra: ΔABK =ΔKHA (g.c.g)

Vậy: AB = KH; BK = AH ( 2 cạnh tương ứng)

Kẻ OH⊥BC

Xét hai tam giác vuông OEB và OHB, ta có:

∠(OEB) =∠OHB=90o

Cạnh huyền OB chung

∠(EBO) =∠(HBO) ( vì BO là tia phân giác của góc ABC).

Suy ra Δ OEB = Δ OHB (cạnh huyền góc nhọn)

⇒OE = OH (hai cạnh tương ứng) (1)

Xét hai tam giác vuông OHC và ODC, ta có:

∠(OHC) =∠ODC=90o

Cạnh huyền OC chung

∠(HCO) =∠(DCO)

Suy ra Δ OHC = Δ ODC (cạnh huyền góc nhọn)

⇒OD = OH (hai cạnh tương ứng) (2)

Từ (1) và (2) suy ra: OE = OD

Xét ΔBEA và CDA, ta có:

BA = CA (giả thiết)

∠A chung

AE=AD (giả thiết)

Suy ra: ΔBEA = ΔCDA (c.g.c)

Vậy: BE = CD (hai cạnh tương ứng)

ΔBEA= ΔCDA (chứng minh trên)

⇒∠(B1 ) =∠(C1 ) ;∠(E1 ) =∠(D1 ) (hai góc tương ứng) (1)

+) Ta có: ∠(E1 ) +∠(E2 ) =180o (hai góc kề bù) (2)

Và ∠(D1 ) +∠(D2 ) =180o (hai góc kề bù) (3)

Từ (1); (2) và (3) suy ra: ∠(E2 ) =∠(D2 )

+) Theo giả thiết ta có; AB = AC

Và AD = AE

Lấy vế trừ vế, suy ra:

AB - AD = AC - AE hay BD = CE

Xét ΔOEC và ΔOCE, ta có:

∠(D2 ) =∠(E2 ) (chứng minh trên)

DB=EC (chứng minh trên)

∠(B1 ) =∠(C1 ) (chứng minh trên)

Suy ra: ΔODB= ΔOCE ( g.c.g)

Trong ΔADB, ta có:

∠B +∠(A1 ) +∠(D1) =180o (tổng 3 góc trong tam giác)

Suy ra: ∠(D1 ) =180o-(∠B +(A1)) (1)

Trong ΔADC, ta có:

∠C +∠(A2) +∠(D2) =180o (tổng 3 góc trong tam giác)

Suy ra: ∠(D2) =180o-(∠C +∠(A2) ) (2)

+) Lại có: ∠B =∠C (gỉa thiết)

∠(A1 ) =∠(A2) (vì AD là tia phân giác của góc BAC) (3)

Từ (1), (2) và (3) suy ra: ∠(D1) =∠(D2)

Xét ΔABD và ΔACD, ta có:

∠(A1 ) =∠(A2) ( Vì AD là tia phân giác của góc BAC)

AD cạnh chung

∠(D1 ) =∠(D2) ( chứng minh trên).

Vậy: ΔABD= ΔACD (g.c.g)

Vậy: AB = AC (hai cạnh tương ứng)

DB = DC (hai cạnh tương ứng)

+) Đường thẳng BD cắt hai đường thẳng AB và CD. Trong các góc tạo ra có hai góc trong cùng phía bù nhau: 120º + 60º = 180º

Suy ra: AB // CD

+) Ta có: ∠A =∠(D1) (hai góc so le trong)

Và ∠C =∠(B1) (hai góc so le trong)

+) Xét tam giác AOB và Δ DOC có:

AB = CD (gỉa thiết)

∠A =∠(D1) (chứng minh trên).

∠(B1) = ∠C (chứng minh trên)

Suy ra: Δ AOB= Δ DOC (g.c.g)

Suy ra: OA = OD; OB = OC (hai cạnh tương ứng)

Vậy O là trung điểm của mỗi đoạn thẳng AD và BC

Xét ΔABC và ΔABF, ta có:

∠(ABC) =∠(BAF) (so le trong)

AB cạnh chung

∠(BAC) =∠(ABF) (so le trong)

Suy ra: ΔABC= ΔBAF(g.c.g)

Suy ra: AF = BC = 4 (hai cạnh tương ứng)

BF = AC = 3(hai cạnh tương ứng)

Xét ΔABC và ΔCEA, ta có:

∠(ACB) =∠(CAE) (so le trong)

AC cạnh chung

∠(BAC) =∠(ECA) (so le trong)

Suy ra: ΔABC= ΔCEA(g.c.g)

Suy ra: AE = BC = 4(hai cạnh tương ứng)

CE = AB = 2 (hai cạnh tương ứng)

Xét ΔABC và ΔDCB, ta có:

∠(ACB) =∠(DBC) (so le trong)

BC cạnh chung

∠(ABC) =∠(DCB) (so le trong)

Suy ra: ΔABC= ΔDCB(g.c.g)

Suy ra: DC = AB = 2(hai cạnh tương ứng)

DB = AC = 3 (hai cạnh tương ứng)

Ta có: EF = AE + AF = 4 + 4=8

DF = DB + BF = 3+ 3 =6

DE = DC + CE = 2 + 2 = 4

Vậy chu vi ΔDEF là:

DE + DF + EF = 4+ 6 + 8 =18 (đơn vị độ dài)

Xét ΔAOC và ΔBOD ta có:

∠(CAO) = ∠(DBO) = 90o

OA = OB (vì O là trung điểm của AB).

∠(AOC) = ∠(BOD) (hai góc đối đỉnh)

Suy ra: ΔAOC = ΔBOD (g.c.g)

Do đó, OC = OD (hai cạnh huyền tương ứng).

Vậy: OC = OD

Ta có: AB // CD (gt)

Suy ra ∠(ACD) =∠(CAB) ̂(hai góc so le trong)

BC // AD (gt)

Suy ra: ∠(CAD) =∠(ACB) (hai góc so le trong)

Xét ΔABC và ΔCDA, ta có:

∠(ACB) = ∠(CAD) (chứng minh trên)

AC cạnh chung

∠(CAB) = ∠(ACD) (chứng minh trên)

Suy ra: ΔABC= ΔCDA (g.c.g)

Suy ra: CD = AB = 2,5cm và AD = BC = 3,5 cm

Chu vi ΔACD là : AC + AD + CD = 3 + 3,5 + 2,5 = 9 cm

Xét hai tam giác vuông ABD và EBD, ta có:

∠(BAD) =∠(BED) =90o

Cạnh huyền BD chung

∠(ABD) =∠(EBD) (Do BD là tia phân giác của góc ABC)

Suy ra: Δ ABD= Δ EBD(cạnh huyền, góc nhọn)

Vậy BA = BE ( hai cạnh tương ứng)

Ta có: ΔAEC= ΔBDA

⇒AE = BD và EC = DA

Mà DE = DA + AE

Vậy: DE = CE + BD

Ta có: ∠(BAH) +∠(BAD) +∠(DAM) =180o(kề bù)

Mà ∠(BAD) =90o⇒∠(BAH) +∠(DAM) =90o(1)

Trong tam giác vuông AMD, ta có:

∠(AMD) =90o⇒∠(DAM) +∠(ADM) =90o(2)

Từ (1) và (2) suy ra: ∠(BAH) =∠(ADM)

Xét hai tam giác vuông AMD và BHA, ta có:

∠(BAH) =∠(ADM)

AB = AD (gt)

Suy ra: ΔAMD= ΔBHA(cạnh huyền, góc nhọn)

Vậy: AH = DM (hai cạnh tương ứng) (3)

Ta có: ∠(HAC) +∠(CAE) +∠(EAN) =180o(kề bù)

Mà ∠(CAE) =90o⇒∠(HAC) +∠(EAN) =90o (4)

Trong tam giác vuông AHC, ta có:

∠(AHC) =90o⇒∠(HAC) +∠(HCA) =90o (5)

Từ (4) và (5) suy ra: ∠(HCA) =∠(EAN) ̂

Xét hai tam giác vuông AHC và ENA, ta có:

∠(AHC) =∠(ENA) =90o

AC = AE (gt)

∠(HCA) =∠(EAN) ( chứng minh trên)

Suy ra : ΔAHC= ΔENA(cạnh huyền, góc nhọn)

Vậy AH = EN (hai cạnh tương ứng)

Từ (3) và (6) suy ra: DM = EN

Vì DM ⊥ AH và EN ⊥ AH (giả thiết) nên DM // EN (hai đường thẳng cùng vuông góc với đường thẳng thứ ba)

Gọi O là giao điểm của MN và DE

Xét hai tam giác vuông DMO và ENO, ta có:

∠(DMO) =∠(ENO) =90o

DM= EN (chứng minh trên)

∠(MDO) =∠(NEO)(so le trong)

Suy ra : ΔDMO= ΔENO(g.c.g)

Do đó: DO = OE ( hai cạnh tương ứng).

Vậy MN đi qua trung điểm của DE

Xét Δ DBF và Δ FDE, ta có:

∠(BDF) =∠(DFE) (so le trong vì EF // AB)

DF cạnh chung

∠(DFB) =∠(FDE) (so le trong vì DE // BC)

Suy ra: Δ DFB = Δ FDE(g.c.g) ⇒ DB = EF (hai cạnh tương ứng)

Mà AD = DB (gt)

Vậy: AD = EF

Ta có: DE // BC (gt)

⇒∠(D1 ) =∠B (đồng vị) (1)

Do EF // AB (gt)

⇒∠(F1 ) =∠B (đồng vị) (2)

Từ (1) và (2) suy ra: ∠(D1 ) =∠F1

Xét Δ ADE và Δ EFC, ta có:

∠A =∠(E1 ) (hai góc đồng vị, EF// AB)

AD = EF ( chứng minh a)

∠(D1 ) =∠(F1 ) (chứng minh trên)

Suy ra : Δ ADE = Δ EFC(g.c.g)

Vì : Δ ADE = Δ EFC nên AE = EC (hai cạnh tương ứng)

Xét ΔADE và ΔCFE, ta có:

AE = CE ( Do E là trung điểm của AC).

∠(AED) =∠(CEF) (đối đỉnh)

DE = FE ( giả thiết)

Suy ra: ΔADE= ΔCFE (c.g.c)

⇒AD = CF (hai cạnh tương ứng)

Mà AD = DB ( vì D là trung điểm AB).

Vậy: DB = CF

Ta có: ΔADE= ΔCFE(chứng minh trên)

⇒∠(ADE) =∠(CFE) (hai góc tương ứng)

Suy ra: AD // CF (vì có cặp góc so le trong bằng nhau)

Hay AB // CF

Xét ΔBDC và ΔFCD, ta có:

BD = CF (chứng minh trên)

∠(BDC) =∠(FCD) (hai góc so le trong vì CF // AB)

DC cạnh chung

Suy ra: ΔBDC= ΔFCD (c.g.c)

Ta có: ΔBDC= ΔFCD(chứng minh trên)

Suy ra: ∠(C1 ) =∠(D1 ) (hai góc tương ứng)

Suy ra: DE // BC ( vì có hai góc so le trong bằng nhau)

ΔBDC= ΔFCD suy ra BC = DF (hai cạnh tương ứng)

Mà DE = 1/2 DF(gt). Vậy DE = 1/2 BC

Từ N kẻ đường thẳng song song vói AB cắt BC tại K. Nối EK.

Xét ΔBEK và Δ NKE, ta có:

∠(EKB) =∠(KEN) (so le trong vì EN // BC)

EK cạnh chung

∠(BEK) =∠(NKE) (so le trong vì NK // AB))

Suy ra: Δ BEK = Δ NKE(g.c.g)

Suy ra: BE = NK (hai cạnh tương ứng)

EN = BK (hai cạnh tương ứng)

Xét Δ ADM và Δ NKC, ta có:

∠A =∠(KNC) (đồng vị vì NK // AB)

AD = NK ( vì cùng bằng BE)

∠(ADM) =∠(NKC) (vì cùng bằng góc B)

Suy ra: Δ ADM = Δ NKC(g.c.g)

Suy ra: DM = KC (hai cạnh tương ứng)

Mà BC = BK + KC. Suy ra: BC = EN + DM

Trong ΔABC, ta có:

∠A +∠B +∠C = 180o (tổng ba góc trong tam giác)

⇒∠B +∠C = 180 - ∠A = 180 - 60 = 120o

+) Vì BD là tia phân giác của ABC nên: ∠(B1 ) = ∠(B2) = 1/2 ∠B

Vì CE là tia phân giác của góc ACB nên: ∠(C1 ) = ∠(C2) = 1/2 ∠ C

Do đó:

Trong ΔBIC, ta có:

∠(BIC) = 180o(∠(B1 ) + ∠(C1) = 180o - 60o = 120o

Kẻ tia phân giác ∠(BIC) cắt cạnh BC tại K

Suy ra: ∠(I2 ) = ∠(I3 ) = 1/2 ∠(BIC) = 60o

Ta có: ∠(I1 ) + ∠(BIC) = 180o (hai góc kề bù)

⇒ ∠(I1 ) = 180o-∠(BIC) = 180o - 120o = 60o

∠(I4 ) = ∠(I1) = 60o(vì hai góc đối đỉnh)

Xét ΔBIE và ΔBIK, ta có

∠(B2) = ∠(B1) (vì BD là tia phân giác của góc ABC)

BI cạnhchung

∠(I1) = ∠(I2) = 60o

Suy ra: ΔBIE = ΔBIK(g.c.g)

IK = IE (hai cạnh tương ứng) (1)

Xét ΔCIK và ΔCID, ta có

∠(C1) = ∠(C2) ( vì CE là tia phân giác của góc ACB).

CI cạnh chung

∠(I3) = ∠(I4) = 60o

Suy ra: ΔCIK = ΔCID(g.c.g)

IK = ID (hai cạnh tương ứng) (2)

Từ (1) và (2) suy ra: IE = ID

a) Đúng. Khi đó, ∆ABC = ∆FDE ( g.c.g)

b) Sai;

c) Đúng.

+)Vì ta có: ∠A + ∠B +∠C = 180º ( tổng ba góc của tam giác).

Và ∠D + ∠E + ∠F = 180º ( tổng ba góc của tam giác)

+) Lại có; ∠B = ∠D; ∠C = ∠E nên ∠A = ∠F

+) Kết hợp giả thiết suy ra: ∆ABC = ∆ FDE ( g.c.g)

ΔABC và ΔADE có:

AB = AD (gt)

AC = AE (gt)

∠BAC = ∠DAE (hai góc đối đỉnh)

⇒ ΔABC = ΔADE (c.g.c)

⇒ ∠C = ∠E ⇒ DE // BC.

ΔAEM và ΔACN có:

∠C = ∠E ( hai góc so le trong, DE// BC)

AE = AC ( giả thiết)

∠EAM = ∠CAN (hai góc đối đỉnh)

⇒ ΔAEM = ΔACN (g.c.g) ⇒ AM = AN ( hai cạnh tương ứng).

Xét các tam giác bằng nhau ΔABC = ΔA'B'C'. Kẻ AH ⊥ BC, A’H’ ⊥ B’C’

Suy ra ΔABC = ΔA'B'C' nên AC = A’C’, ∠C = ∠C'.

Suy ra ΔAHC = ΔA'H'C' (cạnh – huyền – góc nhọn) nên AH = A’H’.

Từ (1) và (2) suy ra AK = AC (điều phải chứng minh ).