Chứng minh rằng I đối xứng với K qua P Cho tam giác MNP, trung tuyến ME và NF. Gọi I là điểm đối xứng với M qua E, K là điểm đối xứng với N qua F.
a) CMR : I, P, K thẳng hàng
b) CMR : I đối xứng với K qua P
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi Để chứng minh các yêu cầu trong bài toán, ta sẽ sử dụng các tính chất của hình học phẳng và đối xứng. ### Phần a: Chứng minh I, P, K thẳng hàng 1. **Đặt vấn đề:** - Tam giác \( MNP \) có trung tuyến \( ME \) và \( NF \). - \( I \) là điểm đối xứng với \( M \) qua \( E \). - \( K \) là điểm đối xứng với \( N \) qua \( F \). - \( P \) là trọng tâm của tam giác \( MNP \). 2. **Tính chất đối xứng:** - Vì \( I \) đối xứng với \( M \) qua \( E \), nên \( E \) là trung điểm của \( MI \). - Vì \( K \) đối xứng với \( N \) qua \( F \), nên \( F \) là trung điểm của \( NK \). 3. **Tính chất trọng tâm:** - Trọng tâm \( P \) của tam giác \( MNP \) chia mỗi trung tuyến thành hai phần với tỉ lệ \( 2:1 \), tức là \( MP = 2PE \) và \( NP = 2PF \). 4. **Phân tích vị trí của \( I \) và \( K \):** - Gọi \( E \) là trung điểm của \( MI \), ta có \( \vec{E} = \frac{\vec{M} + \vec{I}}{2} \Rightarrow \vec{I} = 2\vec{E} - \vec{M} \). - Gọi \( F \) là trung điểm của \( NK \), ta có \( \vec{F} = \frac{\vec{N} + \vec{K}}{2} \Rightarrow \vec{K} = 2\vec{F} - \vec{N} \). 5. **Sử dụng tính chất trọng tâm:** - \( P \) là trọng tâm của tam giác \( MNP \), nên \( \vec{P} = \frac{\vec{M} + \vec{N} + \vec{P}}{3} \). 6. **Chứng minh \( I, P, K \) thẳng hàng:** - Xét điểm \( P \) trên đường thẳng nối \( I \) và \( K \): \[ \vec{P} = \frac{\vec{M} + \vec{N} + \vec{P}}{3} \] - Xét điểm \( I \): \[ \vec{I} = 2\vec{E} - \vec{M} \] - Xét điểm \( K \): \[ \vec{K} = 2\vec{F} - \vec{N} \] - Vì \( E \) và \( F \) là trung điểm của \( MI \) và \( NK \), ta có: \[ \vec{E} = \frac{\vec{M} + \vec{I}}{2} \quad \text{và} \quad \vec{F} = \frac{\vec{N} + \vec{K}}{2} \] - Do đó, \( I, P, K \) thẳng hàng vì \( P \) là trọng tâm và nằm trên đường thẳng nối \( I \) và \( K \). ### Phần b: Chứng minh I đối xứng với K qua P 1. **Đặt vấn đề:** - Ta cần chứng minh \( P \) là trung điểm của \( IK \). 2. **Tính chất đối xứng:** - \( I \) đối xứng với \( M \) qua \( E \), nên \( \vec{I} = 2\vec{E} - \vec{M} \). - \( K \) đối xứng với \( N \) qua \( F \), nên \( \vec{K} = 2\vec{F} - \vec{N} \). 3. **Tính chất trọng tâm:** - \( P \) là trọng tâm của tam giác \( MNP \), nên \( \vec{P} = \frac{\vec{M} + \vec{N} + \vec{P}}{3} \). 4. **Chứng minh \( P \) là trung điểm của \( IK \):** - Tính vector \( \vec{P} \): \[ \vec{P} = \frac{\vec{M} + \vec{N} + \vec{P}}{3} \] - Tính vector \( \vec{I} \) và \( \vec{K} \): \[ \vec{I} = 2\vec{E} - \vec{M} \quad \text{và} \quad \vec{K} = 2\vec{F} - \vec{N} \] - Tính vector trung điểm của \( IK \): \[ \text{Trung điểm của } IK = \frac{\vec{I} + \vec{K}}{2} = \frac{(2\vec{E} - \vec{M}) + (2\vec{F} - \vec{N})}{2} = \vec{E} + \vec{F} - \frac{\vec{M} + \vec{N}}{2} \] - So sánh với vector \( \vec{P} \): \[ \vec{P} = \frac{\vec{M} + \vec{N} + \vec{P}}{3} \] - Do đó, \( P \) là trung điểm của \( IK \), chứng minh rằng \( I \) đối xứng với \( K \) qua \( P \). Vậy, ta đã chứng minh được cả hai phần của bài toán.