\(a,\) \(\overrightarrow{IA}=2\overrightarrow{IB}-4\overrightarrow{IC}\)

\(\overrightarrow{IA}=2\overrightarrow{IB}-2\overrightarrow{IC}-2\overrightarrow{IC}=2\overrightarrow{CB}-2\overrightarrow{IC}\)

\(=2\left(\overrightarrow{AB}-\overrightarrow{AC}\right)-2\left(\overrightarrow{AC}-\overrightarrow{AI}\right)\)

\(\overrightarrow{IA}=2\overrightarrow{AB}-2\overrightarrow{AC}-2\overrightarrow{AC}+2\overrightarrow{AI}\)

\(\overrightarrow{IA}=\dfrac{2}{3}\overrightarrow{AB}-\dfrac{4}{3}\overrightarrow{AC}\)

\(b,\overrightarrow{IJ}=\overrightarrow{AJ}-\overrightarrow{AI}=\dfrac{2}{3}\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{IA}=\dfrac{2}{3}\overrightarrow{AB}+\dfrac{2}{3}\overrightarrow{AB}-\dfrac{4}{3}\overrightarrow{AC}=\dfrac{4}{3}\left(\overrightarrow{AB}-\overrightarrow{AC}\right)\left(1\right)\)

\(\overrightarrow{JG}=\overrightarrow{AG}-\overrightarrow{AJ}=\dfrac{2}{3}\overrightarrow{AM}-\dfrac{2}{3}\overrightarrow{AB}\)\((\) \(\) \(M\)  \(trung\) \(điểm\) \(BC)\)

\(\overrightarrow{JG}=\dfrac{\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}}{3}-\dfrac{2}{3}\overrightarrow{AB}=-\dfrac{1}{3}\overrightarrow{AB}+\dfrac{1}{3}\overrightarrow{AC}=-\dfrac{1}{3}\left(\overrightarrow{AB}-\overrightarrow{AC}\right)\left(2\right)\)

\(\left(1\right)\left(2\right)\Rightarrow\overrightarrow{IJ}=-4\overrightarrow{JG}\Rightarrow I,J,G\) \(thẳng\) \(hàng\)

Lời giải:

Áp dụng các công thức sau: \(|\overrightarrow {a}|^2=\overrightarrow{a}.\overrightarrow{a}\)

\(\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=\overrightarrow{0}\) nếu \(\overrightarrow{a}\perp \overrightarrow{b}\)

Ta có:

\(BC^2.\overrightarrow{IA}+AC^2.\overrightarrow{IB}+AB^2.\overrightarrow{IC}\)

\(=BC^2.\overrightarrow{IA}+AC^2.(\overrightarrow{IA}+\overrightarrow{AB})+AB^2.(\overrightarrow{IA}+\overrightarrow{AC})\)

\(=BC^2.\overrightarrow{IA}+\overrightarrow{IA}(AC^2+AB^2)+AC^2.\overrightarrow{AB}+AB^2.\overrightarrow{AC}\)

\(=2BC^2.\overrightarrow{IA}+AC^2.\overrightarrow{AB}+AB^2.\overrightarrow{AC}\)

\(=\overrightarrow{BC}.\overrightarrow{BC}.\overrightarrow{HA}+\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}\)

\(=\overrightarrow {BC}.\overrightarrow{0}+\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{0}+\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{0}=\overrightarrow {0}\)

→IB+→IA−→IC−→CM=→0

=>\(\overrightarrow{IB}+\overrightarrow{IA}-\overrightarrow{IM}=\overrightarrow{0}\)

=>\(\overrightarrow{IB}+\overrightarrow{IA}=\overrightarrow{IM}\)

Đặt K là trung điểm AB

=>\(\overrightarrow{IB}+\overrightarrow{IA}=\overrightarrow{2IK}\)(T/c trung tuyến)

=>\(\overrightarrow{2IK}=\overrightarrow{IM}\)

=>K,M,I thẳng hàng

Vậy điểm M thuộc đoạn KI sao cho \(\dfrac{\overrightarrow{IK}}{\overrightarrow{IM}}=\dfrac{1}{2}\)

@Mysterious Person

giả sử : \(a< b< c\)

\(\Rightarrow a\overrightarrow{IA}+b\overrightarrow{IB}+c\overrightarrow{IC}=a\overrightarrow{IA}+a\overrightarrow{IB}+x\overrightarrow{IB}+c\overrightarrow{IC}\) với \(a+x=b\)

\(=a\overrightarrow{CI}+x\overrightarrow{IB}+c\overrightarrow{IC}\)

để dàng thấy \(\overrightarrow{CI}\) và \(\overrightarrow{IB}\) tạo nhau 1 góc \(\alpha\ne0\)

\(\Rightarrow a\overrightarrow{CI}+x\overrightarrow{IB}=\overrightarrow{a}\) không cùng phương với \(\overrightarrow{IC}\)

\(\Rightarrow a\overrightarrow{CI}+x\overrightarrow{IB}+c\overrightarrow{IC}\ne\overrightarrow{0}\)

\(\Rightarrow\) đề sai

Hình tự vẽ:

Kẽ AI căt BC tại D.

\(\Rightarrow\dfrac{DB}{DC}=\dfrac{c}{b}\)

\(\Leftrightarrow bDB=cDC\)

\(\Rightarrow b\overrightarrow{BD}=c\overrightarrow{DC}\)

\(\Leftrightarrow b\left(\overrightarrow{ID}-\overrightarrow{IB}\right)=c\left(\overrightarrow{IC}-\overrightarrow{ID}\right)\)

\(\Leftrightarrow\left(b+c\right)\overrightarrow{ID}=b\overrightarrow{IB}+c\overrightarrow{IC}\left(1\right)\)

Ta lại co:

\(\dfrac{ID}{IA}=\dfrac{BD}{BA}=\dfrac{CD}{CA}=\dfrac{BD+CD}{BA+CA}=\dfrac{a}{b+c}\)

\(\Rightarrow\left(b+c\right)\overrightarrow{ID}=-a\overrightarrow{IA}\left(2\right)\)

Từ (1) và (2) ta co ĐPCM

a) Ta có:

\(3\overrightarrow{IA}+2\overrightarrow{IC}=\overrightarrow{0}\)

\(\Leftrightarrow3\overrightarrow{IA}=-2\overrightarrow{IC}\)

\(\Leftrightarrow3\overrightarrow{IA}=-2\left(\overrightarrow{IA}-\overrightarrow{CA}\right)\)

\(\Leftrightarrow3\overrightarrow{IA}=-2\overrightarrow{IA}+2\overrightarrow{CA}\)

\(\Leftrightarrow3\overrightarrow{IA}+2\overrightarrow{IA}=2\overrightarrow{CA}\)

\(\Leftrightarrow5\overrightarrow{IA}=2\overrightarrow{CA}\)

\(\Leftrightarrow\overrightarrow{IA}=\frac{2}{5}\overrightarrow{CA}\)

I là tâm đường tròn nội tiếp

Câu a

Thừa nhận định lý: trên đường thẳng BC với điểm M thuộc BC và điểm A bất kỳ thì \(\dfrac{MC}{BC}\).\(\overrightarrow{AB}\) + \(\dfrac{BM}{BC}\).\(\overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AM}\)(tạm thời thì mình đang gấp, chưa chúng minh được) cái này là định lý ngoài nha, đừng vẽ lên hình

Gọi điểm A' là giao điểm của AI và BC

áp dụng định lý trên: \(\overrightarrow{IA'} = \dfrac{A'C}{BC}.\overrightarrow{IB} + \dfrac{A'B}{BC}.\overrightarrow{IC}\) (*)

sử dụng dịnh lý đường phân giác \(\dfrac{A'C}{AC}=\dfrac{A'B}{AB}\) và tỉ lệ này bằng với \(\dfrac{BC}{AC+AB}=\dfrac{BC}{b+c}\) (định lý về phân số \(\dfrac{a}{b}+\dfrac{c}{d}=\dfrac{a+c}{b+d}\) )

suy ra \(\dfrac{A'C}{BC}=\dfrac{AC}{b+c}=\dfrac{b}{b+c}\) (1)

và \(\dfrac{A'B}{BC}=\dfrac{AB}{b+c}=\dfrac{c}{b+c}\) (2)

Thay (1), (2) vào (*)

ta có \(\overrightarrow{IA'} = \dfrac{b}{b+c}.\overrightarrow{IB} + \dfrac{c}{b+c}.\overrightarrow{IC}\) (3)

Mặt khác ta lại có \(\dfrac{\overrightarrow{IA'}}{\overrightarrow{IA}}\)=\(-\dfrac{IA'}{IA}\) (do 2 vecto đối nhau)

suy ra \(\overrightarrow{IA'}\)=\(-\dfrac{IA'}{IA}\).\(\overrightarrow{IA}\)=\(-\dfrac{A'C}{AC}\).\(\overrightarrow{IA}\)=\(-\dfrac{a}{b+c}\).\(\overrightarrow{IA}\) (sử dụng tiếp tục định lý đường phân giác nha bạn \(\dfrac{IA'}{IA}=\dfrac{A'C}{AC}\) ) (4)

Từ (3) và (4) ta suy ra \(-\dfrac{a}{b+c}\overrightarrow{IA'} = \dfrac{b}{b+c}.\overrightarrow{IB} + \dfrac{c}{b+c}.\overrightarrow{IC}\)

loại \(b+c\) trong cả 2 vế ta còn lại

\(-a.\overrightarrow{IA'} = b.\overrightarrow{IB} + c.\overrightarrow{IC}\) \(\leftrightarrow\)\(a.\overrightarrow{IA'} + b.\overrightarrow{IB} + c.\overrightarrow{IC}= \overrightarrow{0}\)

hơi phức tạp một chút nhé