Cho tứ giác lồi \(ABCD,\) không có hai cạnh nào song song. Gọi \(E,\,\,F\) theo thứ tự là trung điểm của \(AB,\,\,CD.\) Gọi \(K,\,\,L,\,\,M,\,\,N\) lần lượt là trung điểm của \(AF,\,\,CE,\,\,BF,\,\,DE.\)
a) Chứng minh rằng tứ giác \(KLMN\) là một hình bình hành.
b) Gọi \(I\) là giao điểm của \(KM,\,\,LN.\) Chứng minh rằng \(E,\,\,I,\,\,F\) thẳng hàng.
Hướng dẫn giải chi tiết Bài 4.64
Phương pháp giải
a) Tính: \(\overrightarrow {AE} + \overrightarrow {FC} = = 2\overrightarrow {KL} \), \(\overrightarrow {EB} + \overrightarrow {DF} = 2\overrightarrow {NM} \) => \(\overrightarrow {AE} + \overrightarrow {FC} = \overrightarrow {EB} + \overrightarrow {DF} \)
Suy ra \(\overrightarrow {KL} = \overrightarrow {NM} \). Vậy ta có điều cần chứng minh
b) Gọi \(I\) là giao điểm của \(KM,\,\,LN.\)
Tính \(\overrightarrow {EI} = ? \overrightarrow {EF} \)
\( \Rightarrow \) \(\overrightarrow {EI} \) và \(\overrightarrow {EF} \) cùng hướng
Vậy ba điểm \(E,\,\,I,\,\,F\) thẳng hàng
Lời giải chi tiết
a) Ta có: \(\overrightarrow {AE} + \overrightarrow {FC} = \left( {\overrightarrow {AK} + \overrightarrow {KL} + \overrightarrow {LE} } \right) + \left( {\overrightarrow {FK} + \overrightarrow {KL} + \overrightarrow {LC} } \right)\)
\( = 2\overrightarrow {KL} + \left( {\overrightarrow {AK} + \overrightarrow {FK} } \right) + \left( {\overrightarrow {LE} + \overrightarrow {LC} } \right)\)
\( = 2\overrightarrow {KL} \) (1)
Ta có: \(\overrightarrow {EB} + \overrightarrow {DF} = \left( {\overrightarrow {EN} + \overrightarrow {NM} + \overrightarrow {MB} } \right) + \left( {\overrightarrow {DN} + \overrightarrow {NM} + \overrightarrow {MF} } \right)\)
\( = 2\overrightarrow {NM} + \left( {\overrightarrow {EN} + \overrightarrow {DN} } \right) + \left( {\overrightarrow {MB} + \overrightarrow {MF} } \right)\)
\( = 2\overrightarrow {NM} \) (2)
Ta có: \(\overrightarrow {AE} + \overrightarrow {FC} = \overrightarrow {EB} + \overrightarrow {DF} \) (3)
Từ (1), (2) và (3) \( \Rightarrow \) \(\overrightarrow {KL} = \overrightarrow {NM} \)
\( \Rightarrow \) tứ giác \(MNKL\) là hình bình hành.
b) Gọi \(I\) là giao điểm của \(KM,\,\,LN.\)
Ta có: \(\overrightarrow {EI} = \frac{1}{2}\left( {\overrightarrow {EN} + \overrightarrow {EL} } \right) = \frac{1}{2}\left( {\frac{1}{2}\overrightarrow {ED} + \frac{1}{2}\overrightarrow {EC} } \right)\)
\(\begin{array}{l} = \frac{1}{4}\left( {\overrightarrow {ED} + \overrightarrow {EC} } \right) = \frac{1}{4}.2\overrightarrow {EF} \\ = \frac{1}{2}\overrightarrow {EF} \end{array}\)
\( \Rightarrow \) \(\overrightarrow {EI} \) và \(\overrightarrow {EF} \) cùng hướng
\( \Rightarrow \) ba điểm \(E,\,\,I,\,\,F\) thẳng hàng
— *****
Trả lời