Cho tam giác ABC. Dựng phía ngoài tam giác các tam giác đều ABC', BCA'

Cho tam giác ABC. Dựng phía ngoài tam giác các tam giác đều ABC', BCA', CAB'. Gọi M, N, P lần lượt là trung điểm của CA’, AB’, AC’. Chứng minh rằng:

a) MN = PC.

b) Gọi O là giao điểm của MN và PC. Chứng minh \(\widehat {MOC} = 60^\circ \).

Trả lời
Cho tam giác ABC. Dựng phía ngoài tam giác các tam giác đều ABC', BCA' (ảnh 1)

a) Gọi R là trung điểm của BC, Q là trung điểm của AC,

Xét tam giác ABC có R là trung điểm của BC, Q là trung điểm của AC,

Suy ra QR là đường trung bình của tam giác

Do đó QR // AB, \[QR = \frac{1}{2}AB\]

Suy ra \(\widehat {BAC} = \widehat {RQC}\) (hai góc đồng vị)

Vì tam giác ABC’ đều có P là trung điểm của AC’

Nên \(\widehat {ABC'} = \widehat {AC'B} = \widehat {BAC'} = 60^\circ \),

\[QR = \frac{1}{2}AB\]

Suy ra AP = QR

Xét tam giác AB’C có N là trung điểm của B’A, Q là trung điểm của AC

Suy ra QN là đường trung bình

Do đó QN // CB’,

Suy ra \(\widehat {NQC} + \widehat {QCB'} = 180^\circ \)

Hay \(\widehat {NQC} = 180^\circ - \widehat {QCB'} = 180 - 60^\circ = 120^\circ \)

Vì tam giác AB’C đều có N là trung điểm của AB’

Nên \(\widehat {AB'C} = \widehat {ACB'} = \widehat {B'AC} = 60^\circ \),

Suy ra QN = AN

Ta có \(\widehat {NAP} = \widehat {NAC} + \widehat {CAB} + \widehat {BAP} = 60^\circ + \widehat {CAB} + 60^\circ = \widehat {CAB} + 120^\circ \)

\(\widehat {NQ{\rm{R}}} = \widehat {CQ{\rm{R}}} + \widehat {NQC} = \widehat {CQ{\rm{R}}} + 120^\circ \)

Lại có \(\widehat {BAC} = \widehat {RQC}\) (chứng minh trên)

Suy ra \(\widehat {NAP} = \widehat {NQR}\)

Xét tam giác ANP và tam giác QNR có

QN = AN (chứng minh trên)

\(\widehat {NAP} = \widehat {NQR}\) (chứng minh trên)

AP = QR (chứng minh trên)

Do đó DANP = DQNR (c.g.c)

Suy ra PN = NR, \(\widehat {ANP} = \widehat {QNR}\)

Xét tam giác ANQ có

Suy ra tam giác ANQ đều

Do đó \(\widehat {ANQ} = 60^\circ \)

Hay \(\widehat {ANP} + \widehat {PNQ} = 60^\circ \)

\(\widehat {ANP} = \widehat {QNR}\)

Suy ra \(\widehat {QN{\rm{R}}} + \widehat {PNQ} = 60^\circ \)

Hay \(\widehat {PNR} = 60^\circ \)

Mặt khác NP = NR (chứng minh trên)

Suy ra tam giác PNR đều

Do đó RN = RP

Xét tam giác A’BC có R là trung điểm của BC, M là trung điểm của A’C

Suy ra RM là đường trung bình

Do đó RM // BA’,

Vì tam giác A’BC đều có R là trung điểm của BC

Nên \(\widehat {A'BC} = \widehat {A'CB} = \widehat {BA'C} = 60^\circ \),

Suy ra RC = RM

Ta có \(\widehat {P{\rm{R}}C} = \widehat {PRN} + \widehat {RNC} = 60^\circ + \widehat {RNC}\)

\(\widehat {N{\rm{RM}}} = \widehat {CRM} + \widehat {NRC} = 60^\circ + \widehat {NRC}\)

Suy ra \(\widehat {PRC} = \widehat {NRM}\)

Xét tam giác PRC và tam giác NRM có

PR = RN (chứng minh trên)

\(\widehat {PRC} = \widehat {NRM}\) (chứng minh trên)

RC = RM (chứng minh trên)

Do đó DPRC = DNRM (c.g.c)

Suy ra PC = NM (hai cạnh tương ứng)

b) Vì PRC = NRM (chứng minh câu a)

Nên \(\widehat {RPC} = \widehat {RNM}\) (hai góc tương ứng)

Xét tam giác PNO có \(\widehat {PNO} + \widehat {PON} + \widehat {OPN} = 180^\circ \) (tổng ba góc trong một tam giác)

Hay \(\widehat {PNR} + \widehat {RNM} + \widehat {PON} + \widehat {OPN} = 180^\circ \)

\(\widehat {RPC} = \widehat {RNM}\)

Suy ra \(\widehat {PON} = 180^\circ - \widehat {NP{\rm{R}}} - \widehat {PN{\rm{R}}} = 180^\circ - 60^\circ - 60^\circ = 60^\circ \)

Lại có \(\widehat {PON} = \widehat {MOC}\) (hai góc đối đỉnh)

Suy ra \(\widehat {MOC} = 60^\circ \)

Vậy \(\widehat {MOC} = 60^\circ \).

Câu hỏi cùng chủ đề

Xem tất cả