Tam giác ABC nội tiếp (O), AD là đường kính của (O). M là trung điểm
Câu hỏi:
Tam giác ABC nội tiếp (O), AD là đường kính của (O). M là trung điểm của của BC, H là trực tâm của tam giác ABC. Gọi X, Y, Z lần lượt là hình chiếu vuông góc của D lên HB, HC, BC. Chứng minh rằng 4 điểm X, Y, Z, M cùng thuộc 1 đường tròn.
Trả lời:
Giả sử HB cắt DY tại I, HC cắt DX tại K, J là trung điểm IK
Xét tam giác ADC có \(\widehat {ACD} = 90^\circ \)(góc nội tiếp chắn nửa đường tròn)
Nên AC ⊥ CD
Mà BH ⊥ AC. Nên BH // CD
Tương tự: \(\widehat {ABD} = 90^\circ \)(góc nội tiếp chắn nửa đường tròn)
Nên AB ⊥ BD
Mà CH ⊥ AB nên CH // BD
Xét tứ giác BHCD có: BH // CD và CH // BD nên BHCD là hình bình hành.
⇒ HD, BC cắt nhau tại trung điểm M của mỗi đường
Vì DX ⊥ HI, DI ⊥ HC suy ra K là trực tâm của tam giác IHD
Nên: \[\widehat {KDI} = \widehat {KHI} = \widehat {HCD}\](HI //CD)
\(\widehat {CHD} = \widehat {KID}\)(cùng phụ với \(\widehat {HDI}\))
Xét tam giác KID và tam giác CHD có:
\(\widehat {KID} = \widehat {CHD}\)
\[\widehat {KDI} = \widehat {HCD}\]
⇒ ∆KID ∽ ∆CHD (g.g)
Mặt khác CM, DJ là hai trung tuyến tương ứng của tam giác CHD và KID
Như vậy ta có: ∆DIJ ∽ ∆CHM
⇒ \[\widehat {JDI} = \widehat {HCM}\]
Từ đó suy ra: DJ vuông góc với BC tại Z hay Z thuộc đường tròn đường kính MJ.
Lại có: M là trung điểm HD (chứng minh trên)
X, Y, Z lần lượt là hình chiếu vuông góc của D lên HB, HC, BC
Kết hợp tính chất điểm M thì đường tròn đường kính MJ là đường trò Ơ–le của tam giác HID.
Suy ra: X, Y, Z, M cùng thuộc 1 đường tròn.
