ĐA CD22 bất ĐẲNG THỨC và cực TRỊ HÌNH học 230 239

Tài liệu là kho tàng phong phú đặc biệt tại địa chỉ 123.doc các bạn có thể tự chọn cho mình sao cho phù hợp với nhu cầu phục vụ . Trong những năm tháng học tập ở hà nội may mắn được các anh chị đã từng đi làm chia sẻ một một chút tài liệu tôi xin đươc chia sẻ với các bạn . trong quá trình upload vẫn còn chưa chỉnh sửa hết nhưng khi các bạn tải về vẫn có thể chỉnh sửa lại theo ý muốn của mình tùy theo mục đích và yêu cầu sử dụng. Xin được chia sẻ lên trang 123.doc và các bạn thường xuyên chọn 123.doc là địa chỉ tin cậy trong việc tải cũng như sử dụng tài liệu tại đây.

HƯỚNG DẪN GIẢI

Chuyên đề 22 BẤT ĐẲNG THỨC VÀ CỰC TRỊ HÌNH HỌC.

22.1

* Nếu � B C  thì tam giác ABC cân, � � A 60 0nên tam giác ABC đều Do đó AB = BC = CA

Suy ra AB 2BC 2CA 2 Vậy BC 2AB 2CA 2

 Nếu � B C  thì � � B 60 0 (vì � � B C 120  0)

Do đó � A B� �BC AC �BC 2AB 2AC 2

 Nếu � B C , cũng chứng minh tương tự ta được � BC 2AB 2CA 2

22.2

Theo định lý Pytago ta có BE 22AB ,CF 2 22AC 2mà AB < AC nên BE < CF,

Dễ thấy ABFAEC c.g.c �BF CE

Xét CBEvà BCFcó : BC chung, CE = BF, BE < CF

� ECB FBC hayECD FBD� � �

�

Xét ECD và FBD có CE = BF, DC = DB và � ECD FBD� �DE DF ( Định lý hai tam giác có hai cặp cạnh bằng nhau)

22.3

Vẽ đường trung trực của BC cắt BC tại M, cắt AC tại N

Ta có NB = NC; tam giác NBC cân �� � C NBC

Tam giác BAM có BA = BM

1 BC 2

� �

� � nên là tam giác cân Suy ra � �

A M mà � BAN 90 ,BMN 90 0 �  0�� MAN � AMN �MN AN( Quan hệ giữa cạnh

đối diện trong một tam giác)

MHN

 và ABN có BM = BA, BN chung, MN > AN

Do đó � MBN ABN� ( định lí hai tam giác có hai cặp cạnh bằng nhau)

Suy ra � MBN MBN ABN MBN� � �

Do đó 2MBN ABC � � �2C B � � (vì � � �

�B

C MBN ) C

2

22.4

Trên tia đối của tia AM lấy điểm D sao cho MD = MA

  � �

1

Do đó AB//CD

� BAC DCA 180�  0

� ( cặp góc trong cùng phía) (*)

 Chứng minh mệnh đề “ Nếu góc A nhọn thì

BC AM

2



” Nếu

BC AM

2



thì 2AM = BC do đó AD = BC

ABC DCA c.c.c BCA DCA 180 : 2 90

, trái GT Nếu

BC AM

2



thì 2AM < BC do đó AD < BC

BAC

 và DCAcó AB = CD; AC chung và BC > AD

Do đó � BAC DCA�

Từ (*) suy ra � BAC 90 0, trái GT

Vậy nếu góc A nhon thì

BC AM

2



 Chứng minh mệnh đề “ Nếu

BC AM

2



thì góc A nhọn”

Nếu � A 90 0thì từ (*) suy ra � DAC 90 0

BAC DCA c.g.c BC AD hayAM

2

, trái GT Nếu � A 90 0thì từ (*) suy ra � DCA 90 0 Vậy � BAC DCA�

BAC

 và DCAcó: AB = CD; AC chung và � BAC DCA�

Do đó BC > AD hay BC > 2AM tức là

BC AM

2



, trái GT Vậy nếu

BC AM

2



thì góc A nhọn

22.5

Vẽ các đoạn thẳng DA, DB, DC Ta có � ADB BDC CDA 360� �  0

Suy ra tồn tại ít nhất một góc có số đo nhỏ hơn hoặc bằng 1200 ( vì nếu cả ba góc đều lớn hơn 1200

thì tổng của chúng lớn hơn 3600, vô lí)

Giả sử góc đó là góc BDC

Xét tam giác BDC có � BDC 120� 0, suy ra � DBC DCB 60� � 0

Do đó tôn tại ít nhất một góc lớn hơn hoặc bằng 300 > 290

Vậy ba điểm cần tìm là B, C, D

Gọi M là trung điểm của BC và H là hình chiếu của A trên đường thẳng a Khi đó AH có độ dài không đổi Ta có tam giác ABC vuông tại A nên

1

AM BC hayBC 2AM 2AH

2

( Quan hệ giữa đường vuông góc và đường xiên)

Do đó BC có độ dài nhỏ nhất là 2AH �M H ABHvuông cân.

Ta xác định điểm B như sau:

- Dựng AHBC;

- Trên đường thẳng a đặt HB = HA

22.7

Vẽ MHBC;NKBC;NI MH khi đó IN = HK và IH = NK (tính chất đoạn chắn song song)

Ta có OM//AC�� BOM C B � �

Do đó MBOcân tại M, từ đó ta được HB = HO

Tương tự ta có KC = KO Suy ra

HK BC

Theo quan hệ giữa đường vuông góc và đường xiên ta có

a

MN IN HK

2

�

Dấu “=” xảy ra

M I MH NK MHB NKC BH CK OH OK OB OC O

     

điểm của BC

Vậy min MN =

a

2 khi O là trung điểm của BC.

22.8

Vẽ DHBC;EKBC;DF EK , ta có DF = HK ( tính chất đoạn chắn song song)

Các tam giác vuông HBD và KCE có � D E 30 � 0nên

BH BD;CK CE

Do đó

BH CK BD CE BD AD AB 2cm

Suy ra HK = 2cm

Dấu “=” xảy ra � � � � �    E F DH EK HBD KCE BD CE BD AD Dlà trung

điểm của AB ( Khi đó E là trung điểm của AC)

Vậy độ dài nhỏ nhất của DE là 2cm khi D và E lần lượt là trung điểm của AB và AC

22.9 (h.22.20)

Vẽ BD AM CE, AM D E AM( , � ).

Ta có BD BM CE CM� , � (quan hệ giữa đường vuông

góc và đường xiên) Do đó BD CE BM CM �  BC

(Dấu " " xảy ra � D và E trùng với M

AM BC

Tính độ dài BC (h.22.21)

Vẽ AH BC , AHC vuông tại Hcó C� 30 � nên

1

2

AH  AC  cm

Ta có HC2  AC2AH2 522262 2028�HC45(cm)

Xét ABH vuông tại H, có � 45B � nên là tam giác vuông cân

26

BH AH  cm

� Do đó BC26 45 71(  cm).

Vậy giá trị lớn nhất của tổng BD CE là 71 cm khi M là hình chiếu của A trên BC.

22.10 (h.22.22)

Xét ABC có �A  và AB AC 2a

Ta phải chứng minh rằng khi AB AC a  thì ABC chu vi

sẽ nhỏ nhất

Thật vậy, giả sử AB AC .

Trên tia ABlấy điểm B', trên tia AC lấy điểm ' C sao cho

' '

AB AC  a

Khi đó B'và 'C là các điểm cố định và 'C' B có đội dài

không đổi

Ta có AB AC  AB AC' ' 2 a.

Do đó AB(AC C' 'C) (AB BB')  AC' �CC'BB'

Vẽ BH B C' và CK B C' '.

   (cạnh huyền, góc nhọn) �HB'KC' do

đó HK B C' '.(1)

Gọi M là giao điểm của BC và 'C' B

Ta có MH �MD MK, �MC�MH MK �MB MC hay HK BC� (2)

Từ (1) và (2) suy ra BC B C� ' '.

Ta có chu vi ABCAB BC CA  �2a B 'C' (không đổi).

Dấu “=” xảy ra B' Bvà 'C � C

Vậy chu vi ABC nhỏ nhất khi AB AC a  , tức là khi ABC cân tại A.

22.11.(h.22.23)

Vẽ AH xy, tia AH cắt đường thẳng BC tại D Khi đó

BD không đổi

   (g.c.g) �HA HD �xylà đường trung

trực của AD

Gọi M là một điểm bất kì trên xy

Ta có MA MD (Tính chất điểm nằm trên đường trung

trực)

MA MB MD MB BD   � (dấu “=” xảy ra M C)

Vậy tổng MA MB ngắn nhất là bằng BD khi và chỉ khi

M � C

22.12 (h.22.24)

Ta có: S 7MA3MB4MC

3 MA MB 3.12 4.16 100

Dấu " " xảy ra �M thuộc đoạn thẳng AB và AC

M A

Vậy minS100 khi M �A.

22.13 (h.22.25)

Từ H vẽ đường thẳng song song với AB cắt AC tại D ; đường

thẳng song song với AC cắt AB tại E Theo tính chất đoạn

thẳng song song ta có AD HE AE HD ,  .

Vì HBAC nên HBHE �HB HE (quan hệ giữa đường

vuông góc và đường xiên)

Chứng minh tương tự ta được HCHD.

Xét AHD có HA AD DH  (bất đẳng thức tam giác) Suy ra:

HA HB HC   AD DH BE CD  AD AE BE CD

(AD CD) (AE BE) AC AB

      (1)

Chứng minh tương tự, ta được:

HA HB HC   AB BC (2)

HA HB HC  BC CA (3)

Cộng từng vế các bất đẳng thức (1), (2), (3) ta được: 3(HA HB HC  ) 2( AB BC CA  )

Do đó:

2

3

HA HB HC   AB BC CA 

22.14 (h.22.26)

Tam giác ABC vuông cân tại A nên theo định lý Py – ta – go ta tính

được BC a 2

Tam giác MAC cân tại M�MA MC , do đó M nằm trên đường

trung trực d của AC.

Xét tổng MA MB MC MB BC a   �  2.

Dấu “ = ” xảy ra khi M �O với O là giao điểm của d với cạnh BC.

Vậy giá trị nhỏ nhất của tổng MA MB là a 2 khi M �O

 Nhận xét: Ta thấy MA MB �AB a nhưng không có vị trí nào của

M để dấu “ = ” xảy ra

Vì thế không thể kết luận min(MA MB ) a

22.15 (h.22.27)

 Xác định vị trí của C để chu vi tam giác ABC nhỏ nhất

Chu vi của ABClà CA CB AB  .

Do AB cố định nên chu vi ABC nhỏ nhất �CA CB nhỏ

nhất

Vẽ AH xy Trên tia đối của tia HA lấy điểm D sao cho

HD HA .

Khi đó BD là một đoạn thẳng cố định Gọi C’ là một điểm trên

xy.

AHC DHC

   (c.g.c)�C'A C'D .

Xét ba điểm BDC’ ta có C'B C'D �BD(Dấu “=” xảy ra C' C với C là giao điểm của BD với

xy)

Do đó C'B C'D nhỏ nhất là bằng BD khi C'�C.

Suy ra khi C là giao điểm của BD với xy thì chu vi tam giác ABC là nhỏ nhất

 Tính giá trị nhỏ nhất của chu vi tam giác ABC

Áp dụng định lý Py-ta-go vào IAB vuông tại I ta có:BI2 AB2IA2 132 52 144

Áp dụng định lý Py-ta-go vào tam giác vuông IDB ta được:

BD IB ID 144 9 225�BD 15(cm)

Vậy giá trị nhỏ nhất của chu vi tam giác ABC là:

CA + CB + AB = BD + AB = 15 + 13 =28 (cm)

22.16 (h22.28)

Gọi M là điểm trên cạnh A’B’ mà con kiến phải qua khi bò từ A đến C

Mở nắp hộp A’B’C’D’ đứng lên đến vị trí A’B’C1D1

Xét ba điểm A, M, C1 ta có MA + MC1AC1

Dấu “=” xảy ra

M trùng với giao điểm O của AC1 với cạnh A’B’

A 'AM B'C M(g.c.g)1 �MA ' MB'

M là trung điểm của A’B’

Ta có: AC12 AB2BC12 202402 2000�AC1 2000 44,7cm�

Vậy quãng đường ngắn nhất mà kiến phải bò là 44,7 cm khi kiến bò qua trung điểm M của cạnh