Cho tam giác ABC cân tại A nội tiếp đường tròn (O;R). Điểm I là trung điểm BC, lấy điểm E thuộc BC. Tia AE cắt (O) tại điểm thứ 2 D. Hạ CH vuông góc với AD, M là giao của CH và BD
a) Chứng minh AHIC nội tiếp
b) Chứng minh AD.AE=AC2
c) Chứng minh khi điểm E di chuyển trên BC thì M thuộc 1 đường tròn cố định
d) Tìm vị trí E trên BC để chu vi tam giác BCD lớn nhất
Lời giải:
a) Vì $ABC$ là tam giác cân tại $A$ nên đường trung tuyến $AI$ đồng thời là đường cao hạ từ $A$ của tam giác $ABC$
Do đó: \(\widehat{AIC}=90^0\)
Xét tứ giác $AHIC$ có \(\widehat{AIC}=\widehat{AHC}=90^0\) cùng nhìn cạnh $AC$ nên là tứ giác nội tiếp.
b)
Ta có: \(\widehat{ACE}=\widehat{ACB}=\widehat{ABC}\)
Mà: \(\widehat{ABC}=\widehat{ADC}\) (góc nt chắn cung AC)
\(\Rightarrow \widehat{ACE}=\widehat{ADC}\)
Xét tam giác $ACE$ và $ADC$ có:
\(\left\{\begin{matrix} \text{chung góc A}\\ \widehat{ACE}=\widehat{ADC}\end{matrix}\right.\Rightarrow \triangle ACE\sim \triangle ADC(g.g)\)
\(\Rightarrow \frac{AC}{AE}=\frac{AD}{AC}\Rightarrow AE.AD=AC^2\)
Ta có đpcm.
c)
Ta có: \(\widehat{MDH}=\widehat{MDA}=\frac{1}{2}\text{cung AB}\)
\(\widehat{CDH}=\widehat{CDA}=\frac{1}{2}\text{cung AC}\)
Mà \(\text{cung AB}=\text{cung AC}\Rightarrow \widehat{MDH}=\widehat{CDH}\)
Do đó $DH$ là phân giác góc $MDC$. Mà $DH$ đồng thời là đường cao nên tam giác $MDC$ cân tại $D$. Suy ra $DH$ cũng đồng thời là đường trung trực của $MC$
\(A\in DH\) là trung trực $MC$ nên \(AM=AC\)
Do đó $M$ luôn nằm trên đường tròn tâm $A$ bán kính $AC$ cố định khi $E$ di chuyển.
d)
Trên tia đối của tia $DM$ lấy $T$ sao cho $DT=DC$
\(S=AO\cap (O)\)
\(\Rightarrow P_{BCD}=BC+CD+BD=BC+BT\)
\(\Rightarrow P_{BCD}(\max)\Leftrightarrow BT_{\max}\)
------------
$AS$ là đường kính của đường tròn $(O)$ nên \(\widehat{ADS}=90^0\)
\(\Rightarrow AD\perp DS\)
Mà $DA$ là phân giác của góc $BDC$ (theo phần c) nên $DS$ là phân giác góc kề của góc $BDC$ hay $DS$ là phân giác \(\widehat{CDT}\)
Mà tam giác $CDT$ cân tại $D$ nên $DS$ đồng thời là đường trung trực của $CT$
\(\Rightarrow SC=ST\)
Mặt khác dễ thấy $S$ cũng là điểm chính giữa cung $BC$ nên $SB=SC$
Do đó $S$ là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác $BCT$
\(\Rightarrow \) dây cung $BT$ max khi nó là đường kính của $(BCT)$
Điều này xảy ra khi \(B,T,S\) thẳng hàng hay \(D\equiv S\) hay $E$ trùng $I$
Hình vẽ: