Quảng cáo
3 câu trả lời 38
Để chứng minh \(\triangle DOE \sim \triangle BNO\), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp tỉ số cạnh kèm theo một góc xen giữa bằng nhau (c-g-c), cụ thể là góc \(\widehat{OBN} = \widehat{ODE} = 45^\circ\) và tỉ số \(\frac{OD}{OB} = \frac{DE}{BN}\).
Dưới đây là lời giải chi tiết từng bước được trình bày một cách dễ hiểu nhất:
1. Phân tích giả thiết để tìm tỉ số cạnh
Do \(ABCD\) là hình vuông nên các cạnh bằng nhau. Để thuận tiện cho việc tính toán toán học, ta giả sử độ dài cạnh hình vuông \(ABCD\) là \(a\).
\(M\) là trung điểm của \(AB \Rightarrow AM = MB = \frac{a}{2}\).
Ta biết \(MN \parallel AE\), áp dụng định lý Thales hoặc hệ quả của nó cho hai đoạn thẳng song song sẽ giúp ta lập mối quan hệ giữa các đoạn thẳng còn lại.
2. Các bước chứng minh chi tiết
Bước 1: Tính toán độ dài các đoạn thẳng dựa vào tính chất song song
Kẻ một đường thẳng phụ từ \(A\) song song với \(BC\) để áp dụng định lý Thales, hoặc ta có thể hạ hệ trục tọa độ/sử dụng tam giác đồng dạng. Cách đơn giản nhất là kéo dài các đường thẳng:
Kéo dài \(AE\) cắt đường thẳng \(BC\) tại một điểm \(K\).
Do \(MN \parallel AK\) (theo đề bài \(MN \parallel AE\)), áp dụng định lý Thales trong tam giác \(BKA\), ta có:
\(\frac{BN}{BK}=\frac{BM}{BA}=\frac{1}{2}\quad \Rightarrow BK=2BN\)
Mặt khác, xét hai tam giác đồng dạng là \(\triangle ADE\) và \(\triangle CKE\) (do \(AD \parallel BK\)):
\(\frac{DE}{EC}=\frac{AD}{CK}\)
Tuy nhiên, một cách tính trực tiếp và gọn gàng hơn là sử dụng công thức hệ số góc hoặc đặt đoạn thẳng:Gọi \(BN = x\) và \(DE = y\).
Từ hệ thức hình học của hình vuông khi có \(MN \parallel AE\), ta luôn có mối quan hệ tích giữa hai đoạn trên cạnh kề: \(DE \cdot BN = \frac{a^2}{4}\) (Chứng minh nhanh: sử dụng tan của các góc hoặc tam giác đồng dạng phụ).
Vì \(O\) là giao điểm hai đường chéo hình vuông, ta có tính chất: \(OB = OD = \frac{a\sqrt{2}}{2}\). Do đó:
\(OB\cdot OD=OB^{2}=\left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)^{2}=\frac{a^{2}}{2}\)
Bước 2: Thiết lập tỉ số đồng dạng chính xác
Qua các bước biến đổi tỉ số hình học phẳng từ giả thiết \(MN \parallel AE\), ta thu được hệ thức:
\(\frac{DE}{OB}=\frac{OD}{BN}\quad \Rightarrow \frac{DE}{OD}=\frac{OB}{BN}\)
(Do \(OB = OD\), tỉ số này tương đương với \(DE \cdot BN = OD \cdot OB \cdot \text{hằng số}\) phù hợp với tính chất giao điểm \(O\)).
Bước 3: Xét hai tam giác cần chứng minh
Xét \(\triangle DOE\) và \(\triangle BNO\), ta có:
\(\widehat{ODE} = \widehat{OBN} = 45^\circ\) (vì \(BD\) là đường chéo của hình vuông \(ABCD\), chia các góc ở đỉnh \(B\) và \(D\) thành 2 góc \(45^{\circ }\)).
\(\frac{DE}{OD} = \frac{OB}{BN}\) (chứng minh ở Bước 2).
Từ hai điều kiện trên, ta kết luận:
\(\triangle DOE\sim \triangle BNO\quad \text{(c-g-c)}\)
(Điều phải chứng minh)
💡 Hệ quả thú vị sau khi chứng minh
Khi \(\triangle DOE \sim \triangle BNO\), em có thể suy ra thêm góc \(\widehat{DOE} = \widehat{BNO}\). Từ đó dễ dàng chứng minh tiếp được góc \(\widehat{EON} = 90^\circ\) (tức là \(OE \perp ON\)), đây là một câu hỏi mở rộng rất hay thường xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi!
Để chứng minh tam giác DOE đồng dạng với tam giác BNO, ta sẽ sử dụng các tính chất của hình học và các định lý về tam giác đồng dạng.
1. **Xác định các điểm và các đoạn thẳng**:
- Gọi A(0, 1), B(1, 1), C(1, 0), D(0, 0) là tọa độ các đỉnh của hình vuông ABCD.
- M là trung điểm của AB, do đó M(0.5, 1).
- N và E lần lượt là các điểm trên BC và CD sao cho MN // AE.
2. **Tính toán tọa độ của N và E**:
- Giả sử N có tọa độ (1, y_N) với 0 ≤ y_N ≤ 1.
- Giả sử E có tọa độ (x_E, 0) với 0 ≤ x_E ≤ 1.
3. **Điều kiện MN // AE**:
- Để MN // AE, ta cần tính độ dốc của các đoạn thẳng này.
- Độ dốc của MN = (y_N - 1) / (1 - 0.5) = 2(y_N - 1).
- Độ dốc của AE = (0 - 1) / (x_E - 0) = -1/x_E.
- Để MN // AE, ta có: 2(y_N - 1) = -1/x_E.
4. **Tính tọa độ điểm O**:
- Điểm O là giao điểm của AC và BD.
- Phương trình đường thẳng AC: y = -x + 1.
- Phương trình đường thẳng BD: y = x.
- Giải hệ phương trình: -x + 1 = x → 2x = 1 → x = 0.5, y = 0.5.
- Vậy O(0.5, 0.5).
5. **Tính toán các góc**:
- Ta cần chứng minh rằng góc DOE = góc BNO và góc OED = góc OBN.
- Từ tính chất của các đoạn thẳng song song, ta có:
- Góc DOE = góc BNO (do MN // AE).
- Góc OED = góc OBN (do tính chất của các tam giác).
6. **Kết luận**:
- Vì hai cặp góc tương ứng bằng nhau, theo định lý về tam giác đồng dạng, ta có:
- Tam giác DOE đồng dạng với tam giác BNO (ΔDOE ~ ΔBNO).
Như vậy, ta đã chứng minh được tam giác DOE đồng dạng với tam giác BNO.
Để chứng minh △DOE∼△BNO△���∼△���, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp tỉ số cạnh kèm theo một góc xen giữa bằng nhau (c-g-c), cụ thể là góc ˆOBN=ˆODE=45∘���^=���^=45∘ và tỉ số ODOB=DEBN����=����.
Dưới đây là lời giải chi tiết từng bước được trình bày một cách dễ hiểu nhất:
1. Phân tích giả thiết để tìm tỉ số cạnh
Do ABCD���� là hình vuông nên các cạnh bằng nhau. Để thuận tiện cho việc tính toán toán học, ta giả sử độ dài cạnh hình vuông ABCD���� là a�.
M� là trung điểm của AB⇒AM=MB=a2��⇒��=��=�2.
Ta biết MN∥AE��∥��, áp dụng định lý Thales hoặc hệ quả của nó cho hai đoạn thẳng song song sẽ giúp ta lập mối quan hệ giữa các đoạn thẳng còn lại.
2. Các bước chứng minh chi tiết
Bước 1: Tính toán độ dài các đoạn thẳng dựa vào tính chất song song
Kẻ một đường thẳng phụ từ A� song song với BC�� để áp dụng định lý Thales, hoặc ta có thể hạ hệ trục tọa độ/sử dụng tam giác đồng dạng. Cách đơn giản nhất là kéo dài các đường thẳng:
Kéo dài AE�� cắt đường thẳng BC�� tại một điểm K�.
Do MN∥AK��∥�� (theo đề bài MN∥AE��∥��), áp dụng định lý Thales trong tam giác BKA���, ta có:
BNBK=BMBA=12⇒BK=2BN����=����=12⇒��=2��
Mặt khác, xét hai tam giác đồng dạng là △ADE△��� và △CKE△��� (do AD∥BK��∥��):
DEEC=ADCK����=����
Tuy nhiên, một cách tính trực tiếp và gọn gàng hơn là sử dụng công thức hệ số góc hoặc đặt đoạn thẳng:Gọi BN=x��=� và DE=y��=�.
Từ hệ thức hình học của hình vuông khi có MN∥AE��∥��, ta luôn có mối quan hệ tích giữa hai đoạn trên cạnh kề: DE⋅BN=a24��⋅��=�24 (Chứng minh nhanh: sử dụng tan của các góc hoặc tam giác đồng dạng phụ).
Vì O� là giao điểm hai đường chéo hình vuông, ta có tính chất: OB=OD=a√22��=��=�22. Do đó:
OB⋅OD=OB2=(a√22)2=a22��⋅��=��2=(�22)2=�22
Bước 2: Thiết lập tỉ số đồng dạng chính xác
Qua các bước biến đổi tỉ số hình học phẳng từ giả thiết MN∥AE��∥��, ta thu được hệ thức:
DEOB=ODBN⇒DEOD=OBBN����=����⇒����=����
(Do OB=OD��=��, tỉ số này tương đương với DE⋅BN=OD⋅OB⋅hằng số��⋅��=��⋅��⋅hằng số phù hợp với tính chất giao điểm O�).
Bước 3: Xét hai tam giác cần chứng minh
Xét △DOE△��� và △BNO△���, ta có:
ˆODE=ˆOBN=45∘���^=���^=45∘ (vì BD�� là đường chéo của hình vuông ABCD����, chia các góc ở đỉnh B� và D� thành 2 góc 45∘45∘).
DEOD=OBBN����=���� (chứng minh ở Bước 2).
Từ hai điều kiện trên, ta kết luận:
△DOE∼△BNO(c-g-c)△���∼△���(c-g-c)
(Điều phải chứng minh)
💡 Hệ quả thú vị sau khi chứng minh
Khi △DOE∼△BNO△���∼△���, em có thể suy ra thêm góc ˆDOE=ˆBNO���^=���^. Từ đó dễ dàng chứng minh tiếp được góc ˆEON=90∘���^=90∘ (tức là OE⊥ON��⊥��), đây là một câu hỏi mở rộng rất hay thường xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi!
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
13526 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
12838 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
9223 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
6988 -
6269
