Bài 9: Tính chất ba đường cao của tam giác

Vì tam giác ABC vuông tại B nên AB ⊥ BC.

Suy ra AB là đường cao kẻ từ đỉnh A và CB là đường cao kẻ từ đỉnh C.

Vì B là giao điểm của 2 đường cao AB và CB nên B là trực tâm của tam giác ABC.

Trong ΔABC ta có hai đường cao AD và BE cắt nhau tại I nên I là trực tâm của ΔABC

Suy ra: CI là đường cao thứ ba.

Vậy CI ⊥ AB.

Trong tam giác BEC có ∠(BEC)= 90o

⇒ ∠(EBC) + ∠C= 90o (tính chất tam giác vuông)

⇒ ∠(EBC)= 90o - ∠C= 90o - 40o = 50o hay ∠(IBD)= 50o

Trong tam giác vuông IDB có ∠(IDB) = 90o

⇒ ∠(IBD) + ∠(BID)= 90o (tính chất tam giác vuông)

⇒ ∠(BID) = 90o - ∠(IBD) = 90o - 50o = 40o

Mà ∠(BID) + ∠(DIE) = 180o (2 góc kề bù)

Nên ∠(DIE)= 180o - ∠(BID)= 180o - 40o = 140o.

Trong ΔABC ta có H là trực tâm nên:

AH ⊥ BC, BH ⊥ AC, CH ⊥ AB

Trong ΔAHB, ta có:

       AC ⊥ BH

       BC ⊥ AH

Vì hai đường cao kẻ từ A và B cắt nhau tại C nên C là trực tâm của tam giác AHB.

Trong ΔHAC, ta có:

       AB ⊥ CH

       CB ⊥ AH

Vì hai đường cao kẻ từ A và C cắt nhau tại B nên B là trực tâm của ΔHAC.

Trong ΔHBC, ta có:

       BA ⊥ HC

       CA ⊥ BH

Vì hai đường cao kẻ từ B và C cắt nhau tại A nên A là trực tâm của tam giác HBC.

Xét hai tam giác vuông BDC và CEB, có:

∠(BDC) = ∠(CEB) = 90o

BD = CE (gt)

BC cạnh huyền chung

Suy ra: ΔBDC = ΔCEB

(cạnh huyền, cạnh góc vuông)

Suy ra: ∠(DCB) = ∠(EBC)

(hai góc tương ứng bằng nhau)

Hay ∠(ACB) = ∠(ABC)

Vậy ΔABC cân tại A

*Tam giác ABC có ∠(BAC) = 90o

Vì CA là đường cao xuất phát từ đỉnh C; BA là đường cao xuất phát từ đỉnh B

Và hai đường cao này cắt nhau tại A nên A là trực tâm của ΔABC.

*Tam giác AHB có ∠(AHB) = 90o

Vì AH là đường cao xuất phát từ đỉnh A, BH là đường cao xuất phát từ đỉnh B và giao điểm của hai đường này là H.

Vậy H là trực tâm của ΔAHB.

*Tam giác AHC có ∠(AHC) = 90o

Vì AH là đường cao xuất phát từ đỉnh A, CH là đường cao xuất phát từ đỉnh C và giao điểm của hai đường này là H.

Vậy H là trực tâm của ΔAHC.

Trong ΔAEB, ta có: AC ⊥ EB

Suy ra AC là đường cao xuất phát từ đỉnh A.

Trong ΔAEB, ta có: BD ⊥ AE

Suy ra BD là đường cao xuất phát từ đỉnh B.

Trong ΔAEB, ta có: EK ⊥ AB

Suy ra EK là đường cao xuất phát từ đỉnh E

Theo tính chất ba đường cao trong tam giác nên các đường thẳng AC, BD và EK cùng đi qua một điểm.

Vì ΔABC cân tại A và AM là đường trung tuyến nên AM cũng là đường cao

Ta có: AM ⊥ BC

d ⊥ AM (gt)

Vì hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với đường thẳng thứ ba thì song song nhau nên ta có: d // BC.

Ta có: ΔABC cân tại A

⇒ AE là đường cao đồng thời là đường phân giác ∠BAC.

+) Tam giác ABC cân tại A nên AB = AC.

Lại có: AD = AB( giả thiết)

Suy ra: AD = AC

Do đó: ΔADC cân tại A

+) Trong tam giác ADC có: AF là đường caon nên đồng thời là đường phân giác ∠CAD.

Vì ΔABC cân tại A nên đường phân giác của góc ở đỉnh A cũng là đường cao từ A.

Suy ra: AD ⊥ BC

Ta có: CH ⊥ AB (gt)

Tam giác ABC có hai đường cao AD và CH cắt nhau tại D nên D là trực tâm của ∆ABC

Suy ra BD là đường cao xuất phát từ đỉnh B đến cạnh AC.

Vậy BD ⊥ AC.

Tam giác ABC có AB = AC = 13 cm nên tam giác ABC cân tại A

Suy ra: đường trung tuyến AM cũng là đường cao.

Suy ra: AM ⊥ BC

Ta có: MB = MC = 1/2 BC = 1/2 .10 = 5 (cm)

Trong tam giác vuông AMB có ∠(AMB) = 90o

Áp dụng định lý Pitago ta có:

AB2 = AM2 + MB2

Suy ra: AM2 = AB2 - MB2

= 132 - 52 = 169 - 25 = 144

Vậy AM = 12(cm)

Trong ΔABC ta có AC > AB (gt)

Suy ra: ∠B > ∠C (đối diện cạnh lớn hơn là góc lớn hơn)

Trong ΔAHB có ∠(AHB) = 90o

Suy ra: ∠B + ∠(HAB) = 90o (tính chất tam giác vuông) (1)

Trong ΔAHC có ∠(AHC) = 90o

Suy ra: ∠C + ∠(HAC) = 90o (tính chất tam giác vuông) (2)

Từ (1) và (2) suy ra: ∠B + ∠(HAB) = ∠C + ∠(HAC)

Mà ∠B > ∠C nên ∠(HAB) < ∠(HAC) .

Xét ΔABC và ΔCEA, ta có:

∠(ACB) = ∠(CAE) (so le trong, AE // BC)

AC cạnh chung

∠(CAB) = ∠(ACE) (so le trong, CE // AB)

Suy ra: ΔABC = ΔCEA (g.c.g)

⇒ BC = AE (1)

Xét ΔABC và ΔBAF, ta có:

∠(ABC) = ∠(BAF) (so le trong, AF // BC)

AB cạnh chung

∠(BAC) = ∠(ABF) (so le trong, BF // AC)

Suy ra: ΔABC = ΔBAF (g.c.g)

⇒ AF = BC (2)

Từ (1) và (2) suy ra: AE = AF

Vậy A là trung điểm của EF.

Kẻ AH ⊥ BC.

Ta có: EF // BC (gt) ⇒ AH ⊥ EF

Lại có: AE = AF (chứng minh trên)

Vậy đường cao AH là đường trung trực của EF.

Vì B là trung điểm DF và DF // AC nên đường cao kẻ từ đỉnh B của ΔABC là đường trung trực DF.

Vì C là trung điểm DE và DE // AB nên đường cao kẻ từ đỉnh C của ΔABC là đường trung trực của DE.

Trực tâm của tam giác nằm trong tam giác chỉ với tam giác nhọn, nằm ngoài tam giác chỉ với tam giác tù, trùng với một đỉnh của tam giác chỉ với tam giác vuông. Chọn (D) Cả ba khẳng định trên đều sai.

Chọn (D) Ba đường cao.

Để tính góc AMB, ta cần tính ∠A1, ∠B1

Trong tam giác vuông AHB có ∠A1= 90o − ∠(ABH) = 90o − 67 o = 23 o

Trong tam giác vuông AKB có ∠B1= 90o − ∠(BAK) = 90 o − 55o = 35o

Vậy trong tam giác AMB có

∠(AMB) = 180o − (∠A1+ ∠B1) = 180o − (23o + 35o) = 122o.

+) Xét tam giác vuông BKM có ∠BMC là góc ngoài tam giác tại đỉnh M nên:

Giả sử hai tia phân giác của các góc ngoài tại đỉnh B và C của tam giác ABC cắt nhau tại O. Ta sẽ chứng minh AO là tia phân giác của góc A.

Kẻ các đường vuông góc OH, OI, OK từ O lần lượt đến các đường thẳng AB, BC, AC.

Vì BO là tia phân giác của góc HBC nên OH = OI (1)

Vì CO là tia phân giác của góc KCB nên OI = OK (2)

Từ (1) và (2) suy ra OI = OH = OK

(3)

Suy ra: O thuộc đường phân giác của góc BAC.

Suy ra AO là tia phân giác của góc BAC và ta có điều phải chứng minh.

Ta có AA′⊥ AB′ vì chúng là hai tia phân giác của hai góc kề bù. Tương tự AA′⊥ AC′. Vì qua A chỉ có một đường vuông góc với AA' nên ba điểm B', A, C' thẳng hàng và AA′⊥ B′C′, hay A'A là một đường cao của tam giác A'B'C'. Hoàn toàn tương tự ta chứng minh được BB' và CC' là hai đường cao của tam giác A'B'C'.

Mặt khác theo cách chứng minh của bài 9.5 ta có AA', BB', CC' là ba tia phân giác của các góc A, B, C của tam giác ABC. Từ đó suy ra giao điểm của ba đường phân giác của tam giác ABC là trực tâm của tam giác A'B'C'.