Lời giải
a) Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}MI \bot AB\;\;\;\,\left( {gt} \right)\\MK \bot AC\;\;\left( {gt} \right)\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\widehat {AIM} = 90^\circ \\\widehat {AKM} = 90^\circ \end{array} \right.\).
Tứ giác AIMK có: \(\widehat {AIM} + \widehat {AKM} = 90^\circ + 90^\circ = 180^\circ \).
Þ AIMK nội tiếp đường tròn đường kính AM (đpcm).
b) Ta có: MP ^ BC (gt) \( \Rightarrow \widehat {MPC} = 90^\circ \).
MK ^ AC (gt) \( \Rightarrow \widehat {MKC} = 90^\circ \)
\( \Rightarrow \widehat {MPC} + \widehat {MKC} = 90^\circ + 90^\circ = 180^\circ \)
Þ CPMK nội tiếp đường tròn.
\( \Rightarrow \widehat {MPK} = \widehat {MCK}\) (Hai góc nội tiếp cùng chắn cung MK).
Mặt khác \(\widehat {MCK} = \widehat {MBC}\) (góc nội tiếp và góc tạo bởi tia tiếp tuyến và dây cung cùng chắn cung MC)
\( \Rightarrow \widehat {MPK} = \widehat {MBC}\;\left( { = \widehat {MCK}} \right)\) (đpcm)
c) Ta có: \(\widehat {MIB} + \widehat {MPB} = 90^\circ + 90^\circ = 180^\circ \)
Þ BPMI là tứ giác nội tiếp
\( \Rightarrow \widehat {MIP} = \widehat {MBC}\) (hai góc nội tiếp cùng chắn cung MP)
Mà \(\widehat {MPK} = \widehat {MBC}\) (cmt)
\( \Rightarrow \widehat {MPK} = \widehat {MIP}\;\left( { = \widehat {MBC}} \right)\).
Tương tự ta cũng chứng minh được \(\widehat {MPI} = \widehat {MKP}\;\left( { = \widehat {MCB} = \widehat {MBI}} \right)\).
Xét ∆MIP và ∆MPK có:
\(\widehat {MPI} = \widehat {MKP}\) (cmt)
\(\widehat {MIP} = \widehat {MPK}\) (cmt)
Þ ∆MIP ᔕ ∆MPK (g.g)
\( \Rightarrow \frac{{MI}}{{MP}} = \frac{{MP}}{{MK}} \Rightarrow MI.MK = M{P^2}\) (đpcm)
d) Ta có: \(MI\,\,.\,\,MK = M{P^2}\)
\( \Rightarrow MI\,\,.\,\,MK\,\,.\,\,MP = M{P^3}\).
Để tích MI . MK . MP đạt GTLN Û MP đạt GTLN.
Gọi H là hình chiếu của O lên BC Þ OH là hằng số (do BC cố định).
Gọi MO Ç BC = {D}.
Ta có: MP £ MD; OH £ OD
Þ MP + OH £ MD + OD = MO
Þ MP + OH £ R
Þ MP £ R − OH
Þ MP lớn nhất bằng R − OH
Û O, H, M thẳng hàng hay M bằm chính giữa cung nhỏ BC.
Vậy khi M nằm chính giữa cung nhỏ BC thì tích MI . MK . MP đạt GTLN.
