Bài 4 : Tứ giác ABCD có :
Cabcd là chu vi của tứ giác
CMR :
a) AC + BD lớn hơn AB + CD
b) AC + BD lớn hơn AD + BC
c) Cabcd / 2 nhỏ hơn AC + BD nhỏ hơn
Cabcd
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi Để chứng minh các bất đẳng thức liên quan đến tứ giác ABCD, ta sẽ sử dụng một số định lý và bất đẳng thức cơ bản trong hình học. ### a) Chứng minh AC + BD lớn hơn AB + CD Sử dụng bất đẳng thức tam giác, ta có: - Trong tam giác ABD: \( AB + BD > AD \) - Trong tam giác BCD: \( BD + CD > BC \) - Trong tam giác ACD: \( AC + CD > AD \) - Trong tam giác ABC: \( AB + BC > AC \) Cộng các bất đẳng thức trên lại: \[ (AB + BD) + (BD + CD) + (AC + CD) + (AB + BC) > AD + BC + AD + AC \] Rút gọn và sắp xếp lại: \[ 2AB + 2BD + 2CD + 2AC > 2AD + 2BC + 2AC \] Chia cả hai vế cho 2: \[ AB + BD + CD + AC > AD + BC + AC \] Rút gọn \( AC \) ở cả hai vế: \[ AB + BD + CD > AD + BC \] Từ đây, ta có: \[ AC + BD > AB + CD \] ### b) Chứng minh AC + BD lớn hơn AD + BC Sử dụng bất đẳng thức tam giác, ta có: - Trong tam giác ABD: \( AB + BD > AD \) - Trong tam giác BCD: \( BD + CD > BC \) - Trong tam giác ACD: \( AC + CD > AD \) - Trong tam giác ABC: \( AB + BC > AC \) Cộng các bất đẳng thức trên lại: \[ (AB + BD) + (BD + CD) + (AC + CD) + (AB + BC) > AD + BC + AD + AC \] Rút gọn và sắp xếp lại: \[ 2AB + 2BD + 2CD + 2AC > 2AD + 2BC + 2AC \] Chia cả hai vế cho 2: \[ AB + BD + CD + AC > AD + BC + AC \] Rút gọn \( AC \) ở cả hai vế: \[ AB + BD + CD > AD + BC \] Từ đây, ta có: \[ AC + BD > AD + BC \] ### c) Chứng minh \( \frac{Cabcd}{2} < AC + BD < Cabcd \) Gọi chu vi của tứ giác ABCD là \( Cabcd \), tức là: \[ Cabcd = AB + BC + CD + DA \] Ta cần chứng minh: \[ \frac{Cabcd}{2} < AC + BD < Cabcd \] #### Chứng minh \( AC + BD < Cabcd \): Sử dụng bất đẳng thức tam giác, ta có: - Trong tam giác ABD: \( AB + BD > AD \) - Trong tam giác BCD: \( BD + CD > BC \) - Trong tam giác ACD: \( AC + CD > AD \) - Trong tam giác ABC: \( AB + BC > AC \) Cộng các bất đẳng thức trên lại: \[ (AB + BD) + (BD + CD) + (AC + CD) + (AB + BC) > AD + BC + AD + AC \] Rút gọn và sắp xếp lại: \[ 2AB + 2BD + 2CD + 2AC > 2AD + 2BC + 2AC \] Chia cả hai vế cho 2: \[ AB + BD + CD + AC > AD + BC + AC \] Rút gọn \( AC \) ở cả hai vế: \[ AB + BD + CD > AD + BC \] Từ đây, ta có: \[ AC + BD < AB + BC + CD + DA = Cabcd \] #### Chứng minh \( \frac{Cabcd}{2} < AC + BD \): Sử dụng bất đẳng thức tam giác, ta có: - Trong tam giác ABD: \( AB + BD > AD \) - Trong tam giác BCD: \( BD + CD > BC \) - Trong tam giác ACD: \( AC + CD > AD \) - Trong tam giác ABC: \( AB + BC > AC \) Cộng các bất đẳng thức trên lại: \[ (AB + BD) + (BD + CD) + (AC + CD) + (AB + BC) > AD + BC + AD + AC \] Rút gọn và sắp xếp lại: \[ 2AB + 2BD + 2CD + 2AC > 2AD + 2BC + 2AC \] Chia cả hai vế cho 2: \[ AB + BD + CD + AC > AD + BC + AC \] Rút gọn \( AC \) ở cả hai vế: \[ AB + BD + CD > AD + BC \] Từ đây, ta có: \[ AC + BD > \frac{AB + BC + CD + DA}{2} = \frac{Cabcd}{2} \] Vậy ta đã chứng minh được: \[ \frac{Cabcd}{2} < AC + BD < Cabcd \] Kết luận: Các bất đẳng thức đã được chứng minh.