Cho tam giác ABC vuông cân tại A có BC = a Bài 5. Cho tam giác ABC vuông cân tại A có BC = a. Gọi M là trung điểm của BC. Các điểm D, E thay đổi theo thứ tự nằm trên cạnh AB, AC sao cho BD = AE. Tìm giá trị nhỏ nhất của diện tích tam giác MDE.
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi Xét tam giác \( ABC \) vuông cân tại \( A \) với \( B(0, a) \) và \( C(a, 0) \). Khi đó, điểm \( M \) là trung điểm của cạnh \( BC \): \[ M\left(\frac{0 + a}{2}, \frac{a + 0}{2}\right) = \left(\frac{a}{2}, \frac{a}{2}\right) \] Gọi \( D \) và \( E \) lần lượt là các điểm trên cạnh \( AB \) và \( AC \): - Điểm \( D \) trên \( AB \) có tọa độ \( D(0, d) \) với \( 0 \leq d \leq a \) - Điểm \( E \) trên \( AC \) có tọa độ \( E(e, 0) \) với \( 0 \leq e \leq a \) Theo giả thiết \( BD = AE \), ta có: \[ BD = a - d \quad \text{và} \quad AE = e \] Do đó, \[ a - d = e \quad \Rightarrow \quad d + e = a \] Diện tích tam giác \( MDE \) được tính theo công thức: \[ S = \frac{1}{2} \left| x_M(y_D - y_E) + x_D(y_E - y_M) + x_E(y_M - y_D) \right| \] Thay các tọa độ vào công thức: \[ S = \frac{1}{2} \left| \frac{a}{2} (d - 0) + 0(0 - \frac{a}{2}) + e\left(\frac{a}{2} - d\right) \right| \] \[ S = \frac{1}{2} \left| \frac{ad}{2} + e\left(\frac{a}{2} - d\right) \right| \] Thay \( e = a - d \): \[ S = \frac{1}{2} \left| \frac{ad}{2} + (a - d)\left(\frac{a}{2} - d\right) \right| \] \[ = \frac{1}{2} \left| \frac{ad}{2} + a\frac{a}{2} - ad - d^2 \right| \] \[ = \frac{1}{2} \left| \frac{a^2}{2} - \frac{ad}{2} - d^2 \right| \] \[ = \frac{1}{4} \left| a^2 - ad - 2d^2 \right| \] Để tìm giá trị nhỏ nhất của diện tích này theo \( d \), ta xác định đạo hàm của biểu thức: \[ f(d) = a^2 - ad - 2d^2 \] \[ f'(d) = -a - 4d \] Giải phương trình đạo hàm bằng 0: \[ -a - 4d = 0 \quad \Rightarrow \quad d = -\frac{a}{4} \] Vì \( d \) phải nằm trong khoảng \( [0, a] \), ta sẽ tính giá trị tại các đầu mút: - Tại \( d = 0 \): \[ f(0) = a^2 \] - Tại \( d = a \): \[ f(a) = a^2 - a^2 - 2a^2 = -2a^2 \] - Tại \( d = \frac{a}{2} \): \[ f\left(\frac{a}{2}\right) = a^2 - \frac{a^2}{2} - 2\left(\frac{a}{2}\right)^2 = a^2 - \frac{a^2}{2} - \frac{a^2}{2} = 0 \] Diện tích tại giá trị nhỏ nhất cho \( d = \frac{a}{2} \) cho ra diện tích: \[ S = \frac{1}{4} \times 0 = 0 \] Vậy, giá trị nhỏ nhất của diện tích tam giác \( MDE \) là: \[ \boxed{0} \]