Ứng dụng phép biến đổi xạ ảnh loại parabolic trên một dạng cấp một có một điểm kép ở xa vô tận trong một số bài toán hình học sơ cấp.

Một phần của tài liệu ỨNG DỤNG CỦA MÔ HÌNH POĂNGCARÊ VÀ ÁNH XẠ XẠ ẢNH PHẲNG TRONG HÌNH HỌC SƠ CẤP (Trang 32 - 35)

Bài toán 11. Gọi H là trực tâm tam giác ABC và ∆ là đường trung trực của đoạn thẳng CH. Với mỗi điểm M chạy trên đường thẳng AB, gọi D là hình chiếu

vuông góc của M trên đường thẳng BC. Đường tròn (Q) ngoại tiếp tam giác

DHC cắt AC ở điểm thứ hai là E. Từ E kẻ đường thẳng vuông góc với AC cắt AB

ở N. Chứng minh rằng: MN không đổi khi M thay đổi.

Lời giải:

Ta thấy rằng, ánh xạ: :f M ֏ N từ AB đến chính nó là một biến đổi xạ ảnh trên đường thẳng AB.

Hơn nữa, ánh xạ xạ ảnh f có hai điểm kép trùng nhau ở vô tận. Vậy, f là một phép tịnh tiến trên AB. Do đó, MN không thay đổi.

Đặc biệt, lấy M trùng với A thì N trùng với B. Nên, MN = AB.

Hình 2.20 F N E Q D H A B C M Cách khác:

Gọi F là giao điểm của MD và NE.

Ta có: CDF =CEF =900 nên CF là đường kính của đường tròn (Q) hay nói cách khác F thuộc (Q).

Mặt khác, AH MFAM FH (cùng vuông góc với HC) nên tứ giác AMFH là hình bình hành, suy ra: AM =FH .

Mà, MN =MB+BN =MB+AM = AB. Vậy,

MN = AB (không đổi).

Bài toán 12. Trong mặt phẳng cho hai đường thẳng a và d cắt nhau (nhưng

chiếu vuông góc của P trên a. Với mỗi điểm M trên d, dựng đường tròn (I) ngoại tiếp tam giác OPM cắt a tại C. Đường tròn (C;CM) cắt d tại N. Chứng minh:

MN không đổi.

Lời giải:

Rõ ràng, ánh xạ :f M ֏ N từ d vào chính nó là một biến đổi xạ ảnh trên đường thẳng d.

Cụ thể hơn, đây là một phép biến đổi xạ ảnh loại parabolic trên đường thẳng d có hai điểm bất động ở xa vô tận.

Vậy, f là một phép dời hình có một điểm bất động duy nhất ở xa vô tận và do đó f là một phép tịnh tiến trên d. Nên, ta có: MN không đổi.

a d Hình 2.21 Q D N' N C I O P M Cách khác:

Gọi N' đối xứng với N qua a.

Ta có: ONC=ON C' mà ONC+CNP=1800 =ON C' +OMC nên tứ giác '

Vậy, với mỗi điểm N thuộc d, điểm M được xác định duy nhất trên d, là giao

điểm thứ hai của d và đường tròn (OPN').

Kẻ CDdPQd. Thế thì Q cố định và do đó QO không đổi.

Khi đó, ∆DCM ∼∆OCP g g( . ) và ∆MPC ∼∆QPO g g( . ) ta được:

DM CM OQ OP = CP = OP .

Suy ra,DM =OQ. Nhưng, CM =CN nên MD=DN . Vậy, MN=2MD=2QO (không đổi).

Một phần của tài liệu ỨNG DỤNG CỦA MÔ HÌNH POĂNGCARÊ VÀ ÁNH XẠ XẠ ẢNH PHẲNG TRONG HÌNH HỌC SƠ CẤP (Trang 32 - 35)