Một
phương pháp vẽ đường phụ 3 - 5/2003
Trong quá trình
học toán ở bậc THCS, có lẽ hấp dẫn nhất và khó khăn nhất là việc vượt qua các
bài toán
hình học, mà
để giải chúng cần phải
vẽ thêm các
đường phụ.
Trong bài báo này, tôi xin nêu một phương pháp thường dùng
để tìm ra các
đường phụ cần thiết khi giải toán
hình học : Xét các vị trí đặc biệt của các yếu tố
hình học có
trong bài toán cần giải.
Bài toán 1 : Cho góc xOy. Trên Ox lấy hai điểm A, B và trên Oy lấy hai điểm C, D sao cho AB = CD. Gọi M và N là trung điểm của AC và BD. Chứng minh
đường thẳng MN song song với phân giác góc xOy. Suy luận : Vị trí đặc biệt nhất của CD là khi CD đối xứng với AB qua Oz, phân giác góc xOy. Gọi C 1 và D 1 là các điểm đối xứng của A và B qua Oz ; E và F là các giao điểm của AC 1 và BD 1 với Oz. Khi đó E và F là trung điểm của AC 1 và BD 1 , và do đó vị trí của MN sẽ là EF. Vì vậy ta chỉ cần chứng minh MN // EF là đủ (xem
hình 1). Thật vậy, do AB = CD (gt), AB = C 1 D 1 (tính chất đối xứng) nên CD = C 1 D 1 . Mặt khác ME và NF là
đường trung bình của các tam giác ACC 1 và BDD 1 nên NF // DD 1 , NF = 1/2DD 1 , ME // CC 1 , ME = 1/2 CC 1 => ME // NF và NE = 1/2 NF => tứ giác MEFN là
hình bình hành => MN // EF => đpcm.
Bài toán 1 có nhiều biến dạng” rất thú vị, sau đây là một vài biến dạng của nó,
đề nghị các bạn giải xem như những
bài tập nhỏ ; sau đó hãy
đề xuất những “biến dạng” tương tự.
Bài toán 2 : Cho tam giác ABC. Trên AB và CD có hai điểm D và E
chuyển động sao cho BD = CE.
Đường thẳng qua các trung điểm của BC và
DE cắt AB và AC tại I và J. Chứng minh ΔAIJ cân.
Bài toán 3 : Cho tam giác ABC, AB ≠ AC. AD và AE là phân giác
trong và trung tuyến của tam giác ABC.
Đường tròn ngoại tiếp tam giác ADE cắt AB và AC tại M và N. Gọi F là trung điểm của MN. Chứng minh AD // EF.
Trong việc giải các
bài toán chứa các điểm di động, việc xét các vị trí đặc biệt càng tỏ ra hữu ích, đặc biệt là các
bài toán “tìm tập hợp điểm”.
Bài toán 4 : Cho nửa
đường tròn
đường kính AB cố định và một điểm C
chuyển động trên nửa
đường tròn đó. Dựng
hình vuông BCDE. Tìm tập hợp C, D và tâm
hình vuông. Ta xét trường hợp
hình vuông BCDE “nằm ngoài” nửa
đường tròn đã cho (trường hợp
hình vuông BCDE nằm
trong đường tròn đã cho được xét tương tự,
đề nghị các bạn tự làm lấy xem như
bài tập). Suy luận : Xét trường hợp C trùng với B. Khi đó
hình vuông BCDE sẽ thu lại một điểm B và các điểm I, D, E đều trùng với B,
trong đó I là tâm
hình vuông BCDE. Vậy B là một điểm thuộc các tập hợp cần tìm. Xét trường hợp C trùng với A. Dựng
hình vuông BAD 1 E 1 khi đó D trùng với D 1 , E trùng với E 1 và I trùng với I 1 (trung điểm của cung AB ). Trước hết, ta tìm tập hợp E. Vì B và E 1 thuộc tập hợp cần tìm nên ta nghĩ ngay đến việc thử chứng minh ∠ BEE 1 không đổi. Điều này không khó vì ∠ ACB = 90 o (góc nội tiếp chắn nửa
đường tròn) và ΔBEE 1 = ΔBCA (c. g. c) => ∠ BEE 1 = ∠ BCA = 90 o => E nằm trên nửa
đường tròn
đường kính BE 1 (1/2
đường tròn này và 1/2
đường tròn đã cho nằm ở hai nửa mặt phẳng khác nhau với “bờ” là
đường thằng BE 1 ). Vì ∠ DEB = ∠ E 1 EB = 90 o nên D nằm trên EE 1 (xem
hình 2) => ∠ ADE 1 = 90 o = ∠ ABE 1 => D nằm trên
đường tròn
đường kính AE 1 , nhưng ABE 1 D 1 là
hình vuông nên
đường tròn
đường kính AE 1 cũng là
đường tròn
đường kính BD 1 . Chú ý rằng B và D 1 là các vị trí giới hạn của tập hợp cần tìm, ta => tập hợp D là nửa
đường tròn
đường kính BD 1 (nửa
đường tròn này và điểm A ở
về hai nửa mặt phẳng khác nhau với bờ là
đường thẳng BD 1 ). Cuối cùng,
để tìm tập hợp I, ta cần chú ý II 1 là
đường trung bình của ΔBDD 1 nên II 1 // DD 1 => ∠ BII 1 = 90 => tập hợp I là nửa
đường tròn
đường kính BI 1 (đường tròn này và A ở
về hai nửa mặt phẳng khác nhau với bờ là BD 1 ).
Để kết thúc, xin mời bạn giải
bài toán sau đây :
Bài toán 5 : Cho nửa
đường tròn (O)
đường kính AB cố định và 1 điểm C
chuyển động trên nửa
đường tròn đó. Kẻ CH vuông góc với AB. Trên đoạn thẳng OC lấy điểm M sao cho OM = CH. Tìm tập hợp M. . EF. Trong việc giải các bài toán chứa các điểm di động, việc xét các vị trí đặc biệt càng tỏ ra hữu ích, đặc biệt là các bài toán “tìm tập hợp điểm”. Bài. vuông BCDE. Tìm tập hợp C, D và tâm hình vuông. Ta xét trường hợp hình vuông BCDE “nằm ngoài” nửa đường tròn đã cho (trường hợp hình vuông BCDE nằm trong