Giải bài 3.16 trang 44

Cho tam giác ABC có trung tuyến AM. Chứng minh rằng:

Đề bài

Cho tam giác ABC có trung tuyến AM. Chứng minh rằng:

a) cosAMB^+cosAMC^=0;

b) MA2+MB2AB2=2.MA.MB.cosAMB^MA2+MC2AC2=2.MA.MC.cosAMC^;

c) MA2=2(AB2+AC2)BC24 (công thức đường trung tuyến).

Phương pháp giải - Xem chi tiết

a) Giá trị lượng giác của hai góc bù nhau:

cosx=cos(180ox).

b) Định lí cos: a2=b2+c22bccosA cho tam giác tương ứng.

c) Suy ra từ b, lưu ý rằng: {cosAMC^+cosAMB^=0MB=MC=BC2

Lời giải chi tiết

 

a) Ta có: AMB^+AMC^=180o

cosAMB^=cosAMC^

hay cosAMB^+cosAMC^=0.

b) Áp dụng định lí cos trong tam giác AMB ta có:

AB2=MA2+MB22MA.MBcosAMB^

MA2+MB2AB2=2MA.MBcosAMB^ (1)

Tương tự, áp dụng định lí cos trong tam giác AMB ta được:

AC2=MA2+MC22MA.MCcosAMC^

MA2+MC2AC2=2MA.MCcosAMC^ (2)

c) Từ (1), suy ra MA2=AB2MB2+2MA.MBcosAMB^.

Từ (2), suy ra MA2=AC2MC2+2MA.MCcosAMC^.

Cộng vế với vế ta được:

2MA2=(AB2MB2+2MA.MBcosAMB^)

+(AC2MC2+2MA.MCcosAMC^)

2MA2=AB2+AC2MB2MC2

+2MA.MBcosAMB^+2MA.MCcosAMC^.

Mà: MB=MC=BC2 (do AM là trung tuyến)

2MA2=AB2+AC2(BC2)2(BC2)2

+2MA.MBcosAMB^+2MA.MBcosAMC^

2MA2=AB2+AC22.(BC2)2

+2MA.MB(cosAMB^+cosAMC^)

2MA2=AB2+AC2BC22

MA2=AB2+AC2BC222

MA2=2(AB2+AC2)BC24.

Cách 2:

Theo ý a, ta có: cosAMC^=cosAMB^

Từ đẳng thức (1): suy ra cosAMB^=MA2+MB2AB22.MA.MB

cosAMC^=cosAMB^=MA2+MB2AB22.MA.MB.

Thế cosAMC^vào biểu thức (2), ta được:

MA2+MC2AC2=2MA.MC.(MA2+MB2AB22.MA.MB)

Lại có: MB=MC=BC2 (do AM là trung tuyến)

MA2+(BC2)2AC2=2MA.MB.(MA2+MB2AB22.MA.MB)

MA2+(BC2)2AC2=(MA2+MB2AB2)

MA2+(BC2)2AC2+MA2+(BC2)2AB2=0

2MA2AB2AC2+BC22=0

2MA2=AB2+AC2BC22

MA2=AB2+AC2BC222

MA2=2(AB2+AC2)BC24.