
a) Vì tứ giác ABCD là hình vuông (giả thiết) \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}AB=AD=DC=2\left(cm\right)\\\widehat{ABC}=\widehat{ADC}=\widehat{DCB}=90^o\end{matrix}\right.\)
Vì N là trung điểm của DC (giả thiết) \(\Rightarrow DN=\dfrac{1}{2}DC=\dfrac{1}{2}.2=1\left(cm\right)\)
Áp dụng định lí Pytago vào \(\Delta ADN\) vuông tại D, có:
\(AN^2=AD^2+DN^2=2^2+1^2=4+1=5\Rightarrow AN=\sqrt{5}\left(cm\right)\)
b) Vì tứ giác ABCD là hình vuông (giả thiết) \(\Rightarrow AD=BC\)
Vì M là trung điểm của BC (giả thiết) \(\Rightarrow CM=\dfrac{1}{2}BC\)
Do đó: \(CM=\dfrac{1}{2}BC=\dfrac{1}{2}AD=\dfrac{1}{2}DC=DN\)
Xét \(\Delta ADN\) và \(\Delta DCM\) có:
\(AD=DC\) (chứng minh trên)
\(\widehat{ADN}=\widehat{DCM}=90^o\) (chứng minh trên)
\(DN=CM\) (chứng minh trên)
Do đó: \(\Delta ADN=\Delta DCM\) (cạnh.góc.cạnh)
\(\Rightarrow\widehat{DAN}=\widehat{CDM}\) qua \(\widehat{DAN}=\widehat{NDH}\)
Xét \(\Delta ADN\) và \(\Delta DHN\) có:
\(\widehat{DAN}=\widehat{HDN}\) (chứng minh trên)
\(\widehat{AND}\) chung
\(\Rightarrow\Delta ADN\) đồng dạng với \(\Delta DHN\) (góc.góc)
\(\Rightarrow\widehat{ADN}=\widehat{DHN}=90^o\)
Do đó: \(DM\perp AN\) tại H (điều phải chứng minh)
c) Vì \(\Delta ADN\) vuông tại D có đường cao DH (chứng minh trên)
\(\Rightarrow AD^2=AH.AN\Rightarrow AH=\dfrac{AD^2}{AN}=\dfrac{2^2}{\sqrt{5}}=\dfrac{4\sqrt{5}}{5}\left(cm\right)\)
Vì M là trung điểm của BC (giả thiết) \(\Rightarrow BM=\dfrac{1}{2}BC=\dfrac{1}{2}.2=1\left(cm\right)\)
Áp dụng định lí Pytago vào \(\Delta ABM\) vuông tại B, có:
\(AM^2=AB^2+BM^2=2^2+1^2=4+1=5\Rightarrow AM=\sqrt{5}\left(cm\right)\)
Xét \(\Delta AHM\) vuông tại H, có: \(cosMAH=\dfrac{AH}{AM}=\dfrac{4\sqrt{5}}{5\sqrt{5}}=\dfrac{4}{5}\) hay \(cosMAN=\dfrac{4}{5}\)