Question

Cho tam giác ABC có I,G lần lượt là tâm đường tròn nội tiếp, trọng tâm tam giác ABC. Gọi A₁;B₁;C₁ lần lượt là trung điểm các cạnh BC, AC,AB. Gọi J là tâm đường tròn nội tiếp tam giác A₁B₁C₁

Chứng minh I; G; J thằng hàng và GI=2GJ

Answer 1

Gọi G' là giao của IJ và AA₁

Xét \(\Delta\)ABC có B₁;C₁ lần lượt là trung điểm của cạnh AC và AB

=> B₁C₁ =\(\frac{BC}{2}\). Tương tự: A₁B₁=\(\frac{AB}{2}\); C₁A₁=\(\frac{CA}{2}\)

Xét \(\Delta\)A₁B₁C₁ và \(\Delta\)ABC có: \(\frac{A_1B_1}{AB}=\frac{B_1C_1}{BC}=\frac{C_1A_1}{CA}\left(=\frac{1}{2}\right)\)

Do đó tam giác A₁B₁C₁ đồng dạng với tam giác ABC (c.c.c)

=> \(\widehat{B_1A_1C_1}=\widehat{BAC};\widehat{A_1B_1C}=\widehat{ABC}\)

mà \(\widehat{JA_1B_1}=\frac{\widehat{B_1A_1C_1}}{2},\widehat{IAB}=\frac{\widehat{BAC}}{2}\)

Do đó: \(\Delta JA_1B_1\) đồng dạng với tam giác IAB (g.g)

=> \(\frac{JA_1}{IA}=\frac{A_1B_1}{AB}=\frac{1}{2}\)

Mà \(\widehat{BAA_1}=\widehat{AA_1B_1}\left(slt;AB//A_1B_1\right)\). Nên \(\widehat{IAA_1}=\widehat{IA_1A}\Rightarrow AI//A_1J\)

Xét tam giác G'AI có: A₁J // AI => \(\frac{G'A_1}{G'A}=\frac{G'J}{G'I}=\frac{JA_1}{IA}=\frac{1}{2}\) (hệ quả của định lý Talet)

=> \(AG'=\frac{2}{3}AA_1\)

Tam giác ABC có AA₁ là đường trung tuyến, G' thuộc đoạn thẳng AA₁ và AG' \(=\frac{2}{3}AA_1\)

Do đó G' là trọng tâm tam giác ABC, G' thuộc đoạn thẳng AA₁ và AG'=\(\frac{2}{3}AA_1\)