* Tuyển tập các đề thi chọn đội tuyển 2020-2021 * Tuyển sinh CLB Toán Lim năm học mới * Tuyển tập các bài toán số học hay ôn thi chọn đội tuyển VMO 2022 * Tuyển tập các bài toán Hình Học Phẳng ôn thi chọn đội tuyển hay * Tuyển chọn các bài toán hay trong ôn tập thi vào 10 chuyên Toán * Hướng dẫn cách chèn hình ảnh vào web sử dụng Imgur

Một bài toán về điểm Feuerbach


Được tạo lúc 2021-05-14 18:28:08 , cập nhật lúc 2021-05-14 18:28:54


Hỏa thần

Cho tam giác \(ABC\) ngoại tiếp \((I)\). Giả sử tiếp tuyến chung của \((I)\) và đường tròn 9 điểm cắt \(BC\) tại \(P\). \(G\) là trọng tâm tam giác \(ABC\). Giả sử \(IG\cap BC=Q\). Chứng minh rằng \(BP=CQ\). 

Nguồn. Tập san Đường Vào Hình Học Phẳng-mục Thách Thức

Trả lời
Shun
Generic placeholder image
Bình luận được tạo lúc 2021-05-15 06:46:04
Chỉnh sửa lần cuối vào 2021-05-15 07:01:34
Nội dung

Gọi \(X, Y, Z\) là trung điểm \(BC, CA, AB\), \(D, E, F\) là tiếp điểm của \( (I) \) với \(BC, CA, AB\). Gọi \(H\) là trực tâm \(\triangle IBC\), khi đó \(H\) là cực của \(YZ\). Có một nhận xét là \(DFe, EF, YZ\) đồng quy tại một điểm \(K\). Có \(A\) là cực của \(EF\), \(YZ\) là cực của \(H\), \(DFe\) là cực của \(P\) nên \(A, H, P\) thẳng hàng. Điều cần chứng minh tương đương với việc chứng minh \(G\) là trọng tâm \(\triangle AQP\), vậy chỉ cần chứng minh \(IG\) chia đôi \(AP\) là xong, tức là chứng minh \(IG\) đi qua giao điểm \(T = AP \cap YZ\) là ổn. Thật vậy, \(XY\) là đối cực của \(H\) nên \(T\) và \(H\) liên hợp; \(AP\) là đối cực của \(K\) nên \(T\) và \(K\) cũng liên hợp, suy ra \(HK\) là đối cực của \(T\), tức là \(IT \perp HK \), thế nên giờ chứng minh được \(IG \perp HK\) là xong. Gọi \(U\) là giao điểm của đường thẳng qua \(C\) song song với \(BC\) với \(DE\), tương tự là điểm \(V\) với đỉnh \(B\). Ta có nhận xét là \(IF, CZ, DE\) đồng quy tại \(R\). Đối cực của \(C\) là \(DE\) nên \(U\), \(C\) liên hợp, và \(R\), \(C\) cũng liên hợp. Mà lại có \(CU \perp IR\) nên \(CU\) là đối cực của \(R\), suy ra \(U, R\) liên hợp, kết hợp với \(U, C\) liên hợp, suy ra \(CR\), hay \(CZ\), chính là đối cực của \(U\). Ta có nhận xét \(CZ, YZ, FZ\) lần lượt là đối cực của \(U, H, F\) nên ba điểm này thẳng hàng, tương tự ta có \(V, H, E\) thẳng hàng. Ta đã chứng minh \(U\) là cực của \(CZ\), suy ra \(U, G\) liên hợp, tương tự \(V, G\) liên hợp, suy ra \(IG \perp UV\). Vậy ta chỉ cần chứng minh \(UV \parallel HK\) là xong. Gọi \(J = AH \cap EF\) thì \( H(KA;UV) = H(KJ; EF) = (KJ; EF) = -1\) do \(AP\) là đối cực của \(K\), vậy ta cần chứng minh \(AH\) chia đôi \(UV\). Thật vậy, gọi \( A_b, A_c\) là giao của đường thẳng qua \(A\) song song \(BC\) với \(DE, DF\). Gọi \(A_1, A_2\) là giao điểm của cách cặp cạnh \(DF \cap AC, DE \cap AB\). Khi đó ta có \(A\) là trung điểm \(A_1A_2\). Ta chứng minh \(AH\) chia đôi \(A_1A_2\). Có nhận xét là \(\frac{S_{\triangle HDB}}{S_{\triangle HA_2B}} = 1 \) do \( A_2D \parallel HB\). Vậy ta có \(\frac{S_{\triangle AHA_2}}{S_{\triangle AHA_1}} = \frac{S_{\triangle AHA_2}}{S_{\triangle BHA_2}} .\frac{S_{\triangle BHA_2}}{S_{\triangle CHA_1}}. \frac{S_{\triangle CHA_1}}{S_{\triangle AHA_1}} = \frac{A_2B}{A_2A}.\frac{S_{\triangle DHB}}{S_{\triangle DHC}}.\frac{A_1A}{A_1C} = \frac{FB}{FA}.\frac{DC}{DB}.\frac{EA}{EC} = 1\), vậy \(AH\) chia đôi \(A_1A_2\). Gọi \(B_1, C_1\) lần lượt là đối xứng của \(C, B\) qua trung điểm \(AB, AC\). Khi đó ta có biến đổi tỉ số: \( \frac{\overline{VA_c}}{\overline{UA_b}} = \frac{\overline{VA_c}}{\overline{DA_1}}.\frac{\overline{DA_1}}{\overline{DA_2}}.\frac{\overline{DA_2}}{\overline{UA_b}} = \frac{\overline{A_cB_1}}{\overline{CD}}.\frac{\overline{DA_1}}{\overline{DA_2}}.\frac{\overline{BD}}{\overline{C_1A_b}} = \frac{\overline{DA_1}}{\overline{DA_2}}.\frac{\overline{DB}}{\overline{DC}} = \frac{\overline{A_1D}}{\overline{A_1F}}.\frac{\overline{A_1F}}{\overline{A_1V}}.\frac{\overline{A_1V}}{\overline{A_2U}}.\frac{\overline{A_2U}}{\overline{A_2E}}.\frac{\overline{A_2E}}{\overline{A_2D}}.\frac{\overline{DB}}{\overline{DC}} \)

\(= \frac{\overline{CD}}{\overline{CB}}.\frac{\overline{AB}}{\overline{AF}}.\frac{\overline{AF}}{\overline{AB}}.\frac{\overline{A_1V}}{\overline{A_2U}}.\frac{\overline{AC}}{\overline{AE}}.\frac{\overline{AE}}{\overline{AC}}.\frac{\overline{BC}}{\overline{BD}} = \frac{\overline{A_1V}}{\overline{A_2U}}\), suy ra trung điểm \(A_bA_c, UV, A_1A_2 \) thẳng hàng theo ERIQ, tức là \(AH\) chia đôi  \(UV\), ta có điều cần chứng minh.

Trả lời
Khương Nguyễn
Generic placeholder image
Geometry Man
Bình luận được tạo lúc 2021-05-15 16:24:45
Chỉnh sửa lần cuối vào 2021-05-15 16:29:17
Nội dung

 

Ta sẽ chứng minh rằng: \(I(xM,QP)=-1\) với \(Ix\|BC\). 
Chiếu xuyên tâm ta có: \(I(xM,QP)=-1=I(UL,VK)\).

Theo cách xác định điểm \(Feuerbach\) thì: \(S,L,F_e\) thẳng hàng. Như vậy hoàn toàn có thể bỏ qua điểm \(Feuerbach\) bởi ta đã có: \(IK\| SL\).

Do đó: \(L\) là trung điểm của \(AK\). Ta có: \(\dfrac{LK}{LV}=\dfrac{LA}{LV}=\dfrac{IN}{IV}\)(do \(MI\| AS\)) như vậy cần có: \(KN\| BC\) là kết thúc chứng minh. Ta có: \(IX\) chia đôi đường cao qua \(A\).


Như vậy ta cần chỉ ra rằng: \(LN\| ZX\). Điều này tương đương: \(\dfrac{AL}{AZ}=\dfrac{AN}{AX}\) hay \(\dfrac{2r}{h_a}=\dfrac{AN}{AX}\). Như vậy còn lại là 1 đoạn tính toán với các cạnh của tam giác \(ABC\), các bạn tự chơi nốt nhé :))

Trả lời