Đến nội dung


Hình ảnh

Một số bài toán dùng cực và đối cực


  • Please log in to reply
Chủ đề này có 19 trả lời

#1 neverstop

neverstop

    Thượng sĩ

  • Thành viên
  • 261 Bài viết
  • 0 points
  • Đến từ:Russia

Đã gửi 16-03-2006 - 22:18

Một số bài toán dùng cực và đối cực




Cực và đối cực được áp dụng để giải khá nhiều các bài toán hình học phẳng. Nhiều bài toán nếu không dùng cực và đối cực thì con đường đến lời giải có lẽ sẽ phức tạp hơn rất nhiều. Trong bài viết này tôi xin trình bày một số bài toán có sử dụng cực và đối cực để giải quyết. Rất mong được sự góp y của các bạn.


1. Các bài toán nhỏ

Đây là các bài toán chủ yếu được suy ra khá trực tiếp từ những tính chất cơ bản của cực và đối cực. Vì thế lời giải của chúng thường rất ngắn gọn. Cũng có một số bài toán dùng cực và đối cực làm một bước đệm trong lời giải của chúng.

Bài toán 1 (Australian-Polish 98): Cho 6 điểm A, B, C, D, E, F thuộc một đường tròn sao cho các tiếp tuyến tại A và D, đường thẳng BF, CE đồng quy. Chứng minh rằng các đường thẳng AD, BC, EF hoặc đôi một song song hoặc đồng quy.

Hình đã gửi

Trường hợp 3 đường thẳng đó đôi một song song dễ thấy nên ta chỉ xét khi chúng có cắt nhau. Nếu gọi điểm đồng quy của BF, CE là K thì KA, KD là các tiếp tuyến của K với đường tròn nên AD là đường đối cực của K. Theo như tính chất của tứ giác nội tiếp thì BC và EF sẽ cắt nhau tại 1 điểm thuộc đường đối cực của K, tức thuộc AD.

Bài toán 2:Cho tam giác ABC. Đường tròn nội tiếp (I) tiếp xúc với BC, CA, AB lần lượt tại D, E, F. K là một điểm bất kỳ thuộc đường thẳng EF. BK, CK cắt AC, AB lần lượt tại E’, F’. Chứng minh rằng E’F’ tiếp xúc với (I).

Hình đã gửi

Gọi giao điểm của DK và (I) là J và qua J kẻ tiếp tuyến với (I) cắt AC, AB tại M, N. Ta thấy rằng EF, DJ, BM và CN đồng quy. Rõ ràng điểm đồng quy đó là K nên M trùng với E’, N trùng với F’, tức E’F’ tiếp xúc với (I).

Chú y là trong bài toán này thì điểm K có thể di chuyển trên cả đường thẳng EF mà kết quả không thay đổi. Hơn nữa nếu gọi D’ là giao điểm của E’F’ với BC thì tương tự cũng có CF’, AD’, FD và AD’, BE’, DE đồng quy. Phát biểu lại thì có điều kiện cần và đủ để một đường thẳng tiếp xúc với đường tròn nội tiếp như sau:

Cho tam giác ABC. Đường tròn nội tiếp (I) tiếp xúc với BC, CA, AB lần lượt tại D, E, F. Đường thẳng l cắt các cạnh BC, CA, AB lần lượt tại D’, E’, F’. Chứng minh rằng l tiếp xúc với (I) khi và chỉ khi một trong 3 điều kiện sau xảy ra:
i) giao điểm của BE’, CF’ thuộc EF.
ii) giao điểm của CF’, AD’ thuộc FD.
iii) giao điểm của AD’, BE’ thuộc DE.

Cần chú ý thêm một chút nữa rằng cả 3 điều kiện trên là tương đương nên xảy ra 1 điều kiện cũng có nghĩa là cả 3 điều kiện đều xảy ra.

Bài toán 3 (MOP 95): Cho tứ giác ABCD ngoại tiếp (O). Tiếp điểm thuộc các cạnh AB, BC, CD, DA lần lượt là M, N, P, Q. AN, AP cắt (O) tại E, F. Chứng minh rằng ME, QF, AC đồng quy.

Hình đã gửi

Gọi K là cực của AC. Xét tứ giác nội tiếp MNPQ thì theo tính chất cực và đối cực của tứ giác nội tiếp ta có MQ và NP cắt nhau tại K. Lại xét đến tứ giác nội tiếp EFPN thì cũng có EF và NP cắt nhau tại K, suy ra MQ và EF cắt nhau tại K.

Ta thấy ME và QF cắt nhau tại 1 điểm thuộc đường đối cực của K tức thuộc AC hay ME, QF, AC đồng quy.

Bài toán 4: Cho tứ giác ABCD nội tiếp (O). AC cắt BD tại I. (AOB), (COD) cắt nhau tại điểm L khác O. Chứng minh rằng $\widehat{ILO} = 90^\circ $.

Hình đã gửi

Gọi K là giao điểm của AB và CD.
Ta thấy KA.KB = KC.KD nên K thuộc trục đẳng phương của (AOB) và (COD) nên K, L, O thẳng hàng.
Suy ra KL.KO = KA.KB = KM.KN (với M, N là giao điểm của KO với (O)).
Từ đó suy ra (KOMN) = -1 hay L thuộc đường đối cực của K.

Ta đã biết là đường đối cực của K đi qua I nên IL chính là đường đối cực của K, từ đó suy ra $KO \perp IL.$

Bài toán 5: Cho tam giác ABC. Đường tròn đường kính AB cắt CA, CB tại P, Q. Các tiếp tuyến tại P, Q với đường tròn này cắt nhau tại R. Chứng minh rằng $CR \perp AB.$

Hình đã gửi

Gọi O là trung điểm AB và S là giao điểm của PQ và AB.
Áp dụng tính chất cực và đối cực vào tứ giác nội tiếp APQB ta thấy CR chính là đường đối cực của S. Do đó $CR \perp OS$ hay $CR \perp AB.$

Bài toán 6: Cho tam giác ABC. BB’, CC’ là các đường cao. E, F là trung điểm của AC, AB. EF cắt B’C’ tại K. Chứng minh rằng AK vuông góc với đường thẳng Ơle của tam giác ABC.

Hình đã gửi

Gọi H, G, O lần lượt là trực tâm, trọng tâm và tâm đường tròn Ơle của tam giác ABC. J là giao điểm của FB’ và EC’.
Áp dụng định lí Papuyt cho 2 bộ 3 điểm BFC’ và CEB’ suy ra J, H, G thẳng hàng, tức J thuộc đường thẳng Ơle của tam giác ABC.
Mặt khác, tứ giác C’FB’E nội tiếp đường tròn Ơle, và theo tính chất cực của tứ giác nội tiếp thì AK là đường đối cực của điểm J, từ đó suy ra AK vuông góc với OJ tức đường thẳng Ơle của tam giác ABC.

Mở rộng ra thêm một chút, nếu như xác định các điểm K, L, M là giao điểm của các cạnh tương ứng của 2 tam giác A’B’C’ và DEF với A’, B’, C’ là chân các đường cao còn D, E, F là trung điểm các cạnh BC, CA, AB tương ứng thì có thể thấy rằng AK, BL, CM song song với nhau và cùng vuông góc với đường thẳng Ơle của tam giác ABC.


2. Cực và đối cực với đường tròn nội tiếp:

Trong 1 tam giác, đường tròn nội tiếp làm xuất hiện các tiếp tuyến với nó, và điều này rất thuận lợi cho việc áp dụng cực và đối cực.
Vì tính liền mạch của các bài toán với nhau nên xin không phát biểu từng bài toán cụ thể riêng rẽ ra.

Hãy xét tam giác ABC có (I) là đường tròn nội tiếp. D, E, F là các tiếp điểm của (I) với các cạnh BC, CA, AB tương ứng.
Hình đã gửi

Gọi D’, E’, F’ lần lượt là các giao điểm của EF, FD, DE với BC, CA, AB.
Ta thấy rằng EF là đường đối cực của A, mà D’ thuộc EF nên đường đối cực của D’ sẽ đi qua A. Do D’D là tiếp tuyến với (I) nên AD chính là đường đối cực của D’.
Tương tự BE, CF cũng là các đường đối cực của E’, F’.

Ta biết rằng AD, BE, CF đồng quy tại 1 điểm, gọi là K, thì D’, E’, F’ phải thuộc đường đối cực của K. Từ đó suy ra D’, E’, F’ thẳng hàng và đường thẳng D’E’F’ vuông góc với IK.
Đường thẳng D’E’F’ trên được gọi là đường thẳng Giécgôn và K được gọi là điểm Giécgôn.

Ta thấy D’ là cực của AD nên ID’ $\perp$ AD. Nếu hạ đường cao AA’ thì dễ thấy 2 tam giác AA’D, D’DI đồng dạng.
Gọi $D_1, A_1$ là trung điểm của DD’, AA’ thì có thể suy ra được 2 tam giác $D_1DI, A_1A’D$ cũng đồng dạng, từ đó suy ra $ID_1 \perp DA_1.$
Bây giờ nếu gọi $A_2$ là giao điểm của $DA_1$ với (I) thì rõ ràng $D_1A_2$ là tiếp tuyến với (I).
Lại chú y rằng do (D’DBC) = -1 nên $D_1B.D_1C = D_1D_2$, suy ra $D_1B.D_1C =D_1 A_2^2 $. Tức là $D_1A_2$ cũng là tiếp tuyến với đường tròn $ (BCA_2)$. Từ đó suy ra (I) và $(BCA_2)$ tiếp xúc với nhau.

Hình đã gửi

Mặt khác, từ đẳng thức $D_1B.D_1C = D_1D^2$ ta có $D_1$ thuộc trục đẳng phương của (I) và đường tròn ngoại tiếp (O). Nếu ta xác định các điểm tương tự $E_1, F_1, B_1, C_1 thì E_1, F_1$ cũng thuộc trục đẳng phương trên, tức D1, E1, F1 thẳng hàng. Chú y thêm là $D_1, E_1, F_1$ chính là cực của $DA_1, EB_1, FC_1$ đối với (I) cho nên 3 đường thẳng này đồng quy tại cực của đường thẳng D1E1F1. Thêm nữa do D1E1F1 là trục đẳng phương của (I) và (O) nên $ D_1E_1F_1 OI$, do đó cực của $D_1E_1F_1$ đối với (I) sẽ thuộc IO. Từ đó suy ra $DA_1, EB_1, FC_1$ và OI đồng quy.

Ta thấy rằng AD là đường đối cực của D’ đối với (I). Bây giờ ta sẽ xét đường đối cực của D’ đối với (O).
Thấy rằng (D’DBC) = -1 nên D thuộc đường đối cực của D’ đối với (O), vì vậy nếu muốn dựng đường đối cực của D’ chỉ cần dựng thêm 1 điểm nữa là đủ. Lại do D’ thuộc BC nên đường đối cực của D’ sẽ đi qua cực của BC. Dễ thấy đó là giao điểm của các tiếp tuyến tại B và C đối với (O). Kí hiệu điểm đó là M thì MD chính là đường đối cực của D’ đối với (O).
Từ đó suy ra $OD’ \perp DM.$
Ta biết rằng $ ID’ \perp AD$. Nếu có thêm điều kiện $IO \perp AD$ thì 3 điểm O, I, D’ thẳng hàng, suy ra A, D, M cũng thẳng hàng và đường thẳng ADM sẽ đường đối cực của D’ vừa đối với (I) vừa đối với (O).


Ta biết AM chính là đường đối trung trong tam giác ABC nên từ đó có thể phát biểu được bài toán:

Cho tam giác ABC, đường tròn nội tiếp tiếp xúc với BC tại D. Chứng minh rằng nếu OI $\perp$ AD thì AD là đường đối trung của tam giác ABC.

Hình đã gửi

Nếu kéo dài các tiếp tuyến tại A, B, C cho cắt nhau tạo thành tam giác MNP thì MD, NE, PF là các đường đối cực của D’, E’, F’ đối với (O). Vì D’, E’, F’ thằng hàng nên MD, NE, PF đồng quy.
Ta phát biểu lại cho cân đối hơn thì có bài toán sau:

Cho tam giác ABC, đường tròn nội tiếp tiếp xúc với BC, CA, AB lần lượt tại D, E, F. Đường tròn nội tiếp tam giác DEF tiếp xúc với EF, FD, DE lần lượt tại M, N, P. Chứng minh rằng AM, BN, CP đồng quy.

Hình đã gửi

Ta thấy rằng DM, EN, CP cũng đồng quy. Ta mở rộng kết quả trên, liệu khi DM, EN, CP đồng quy thì AM, BN, CP có luôn đồng quy không?

http://upanh.com/uploads/11-June-2009/uf20po6mjudh7pqmd5z.jpg

Để chứng minh khẳng định trên là đúng, ta chứng minh các cực của AM, BN, CP thẳng hàng.
Gọi M’ là giao điểm của NP và EF thì (MM’EF) = -1 suy ra M’ thuộc đường đối cực của M. Mặt khác M’ thuộc EF, tức đường đối cực của A, nên M’ chính là cực của AM.
Tương tự cũng xác định được N’, P’ là các cực của BN, CP.
Dễ thấy rằng các điểm M’, N’, P’ thẳng hàng, từ đó suy ra AM, BN, CP đồng quy.

Thực ra kết quả trên còn được mở rộng hơn nữa, đó là bài toán sau:

Cho tam giác ABC. D, E, F thuộc BC, CA, AB sao cho AD, BE, CF đồng quy. M, N, P thuộc EF, FD, DE sao cho DM, EN, FP đồng quy. Chứng minh rằng AM, BN, CP đồng quy.

http://upanh.com/uploads/11-June-2009/rb4mekmad6bbh8jbtix.jpg

Tuy nhiên cách giải bài toán này lại không dùng cực và đối cực, cũng dễ hiểu vì ở đây không có đường tròn nào cả. Vì vậy tôi xin nêu 1 cách chứng minh dùng tỉ số kép và định lí Ceva.
Gọi $M_1, M’$ là lần lượt giao điểm của AM với BC, AD với EF.

Ta thấy rằng từ A chiếu xuyên tâm thì F, M, M’, E biến thành B, $M_1$, D, C nên(BCM1D) = (FEMM’), hay $\dfrac{{\overline {M_1 B} }}{{\overline {M_1 C} }}:\dfrac{{\overline {DB} }}{{\overline {DC} }} = \dfrac{{\overline {MF} }}{{\overline {ME} }}:\dfrac{{\overline {M'F} }}{{\overline {M'E} }}$ suy ra
$\dfrac{{\overline {M_1 B} }}{{\overline {M_1 C} }} = \dfrac{{\overline {DB} }}{{\overline {DC} }}.\dfrac{{\overline {MF} }}{{\overline {ME} }}:\dfrac{{\overline {M'F} }}{{\overline {M'E} }}$
Tương tự ta có 2 đẳng thức nữa đối với các điểm N1, P1 xác định tương tự. Nhân từng vế các đẳng thức đó lại với chú y là các bộ 3 AD, BE, CE; DM, EN, FP; DM’, EN’, FP’ đồng quy và áp dụng định lí Ceva ta sẽ có kết luận củ bài toán.
Bây giờ trở lại bài toán của chúng ta, trong đề thi chọn đội tuyển tỉnh Hải Dương năm 2005 có 1 câu yêu cầu chứng minh thêm AA2, BB2, CC2 đồng quy.
http://upanh.com/uploads/11-June-2009/lz2ujyokmirkvjk1y5wj.jpg
Một cách tự nhiên ta nghĩ đến việc chứng minh các cực của $AA_2, BB_2, CC_2 $ thẳng hàng.

Ta thấy cực của AA2 chính là giao điểm của các đường đối cực của A và A2. Đường đối cực của A là EF còn của A2 là tiếp tuyến tại A2 đối với (I). Kí hiệu $A_3$ là giao điểm của EF với tiếp tuyến tại A2 của (I) thì A3 là cực của AA2. Tương tự ta cũng xác định được $B_3, C_3$ là các cực của $BB_2, CC_2.$
http://upanh.com/uploads/11-June-2009/m7gehn10axcwh0mbpoha.jpg
Để chứng minh A3, B3, C3 thẳng hàng ta dùng định lí Mênêlaúyt đối với tam giác DEF.
Ta thấy:
$\dfrac{{A_3 E}}{{A_3 F}} = \dfrac{{A_3 E}}{{A_3 A_2 }}.\dfrac{{A_3 A_2 }}{{A_3 F}} = (\dfrac{{A_2 E}}{{A_2 F}})^2 $(vì 2 tam giác A3A2E và A3FA2 đồng dạng)=$\dfrac{{\sin ^2 EDA_2 }}{{\sin ^2 FDA_2 }}$
Tương tự ta cũng có thêm 2 tỉ số nữa, nhân chúng lại với nhau, chú y là DA2, EB2, FC2 đồng quy nên theo định lí Ceva dạng sin sẽ có kết luận của bài toán.
Ta thấy kết luận của bài toán chỉ dùng DA2, EB2, FC2 đồng quy, mà không cần dùng A2, B2, C2 là giao điểm của các đường nối D, E, F với trung điểm các đường cao và (I).

Kết quả riêng rẽ này đã được biết đến là bài toán Stanley-Rabinowitz và được phát biểu như sau

Cho tam giác ABC, đường tròn nội tiếp tiếp xúc với BC, CA, AB lần lượt tại D, E, F. P là 1 điểm bất kỳ trong mặt phẳng. PA, PB, PC cắt (I) lần lượt tại X, Y, Z. Chứng minh rằng DX, EY, FZ đồng quy.

Có thể thấy rằng dạng phát biểu này là dạng phát biểu nghịch của bài toán của chúng ta. Nhưng cách chứng minh của nó thì hoàn toàn là sự đi ngược lại những biến đổi trên của ta.


Bây giờ xét điểm M bất kỳ trong mặt phẳng, giả sử DM cắt EF và (I) lần lượt tại $D_1, D_2. $ Các điểm $ E__1, E_2, F_1, F_2$ xác định tương tự.
http://upanh.com/uploads/11-June-2009/6c5ywk4omy9hgsmjf7a.jpg

Ta biết rằng AD1, BE1, CF1 và AD2, BE2, CF2 đồng quy. Ta gọi các điểm đồng quy đó lần lượt là M1, M2.
Vậy thì giữa M, M1, M2 có quan hệ gì với nhau?
Một cách tự nhiên ta sẽ nghĩ chúng thẳng hàng. Và bằng con đường quen thuộc ta sẽ cố gắng chứng minh nó bằng cực và đối cực. Điều đó có nghĩa là chúng ta phải chứng minh 3 đường đối cực của chúng đồng quy.
Ta thấy cực của AD2, BE2, CF2 là giao điểm của các tiếp tuyến tại D2, E2, F2 tương ứng với EF, FD, DE. Kí hiệu các điểm đó là P, Q, R thì suy ra PQR là đường đối cực của M2.

Tương tự cực của DD2, EE2, FF2 là giao điểm của các tiếp tuyến tại D2, E2, F2 tương ứng với BC, CA, AB. Kí hiệu các điểm đó là T, U, V thì suy ra TUV là đường đối cực của M2.

Có thể thấy rằng khi đó đường đối cực của D1 là AT, nên cực của AD1 là giao điểm của EF với AT. Ta gọi điểm đó là X. Các điểm Y, Z xác định tương tự. Khi đó XYZ là đường đối cực của điểm M.


http://upanh.com/uploads/11-June-2009/927lxl33zligz2i79b6.jpg

Vấn đề của chúng ta là cần chứng minh các đường thẳng PQR, TUV, XYZ đồng quy, hay chỉ đơn giản là chứng minh PQ, TU, XY đồng quy.

Đây là 3 đường thẳng nối 3 cặp điểm với nhau, điều đó khiến ta nghĩ đến định lí Đơgiácgiơ, theo định lí này thì để chứng minh PQ, TU, XY đồng quy ta cần phải chứng minh các giao điểm của PT và QU, TX và UY, XP và YQ thẳng hàng.

Dễ thấy PT là tiếp tuyến tại D2, QU là tiếp tuyến tại E2 nên giao điểm của PT và QU chính là cực của D2E2.
TX chính là TA, đường đối cực của D1; UY chính là UB, đường đối cực của E1 nên giao điểm của TX và UB chính là cực của D1E1.
XP chính là EF, YQ chính là FD nên giao điểm của XP và YQ là điểm F.
Vậy để chứng minh 3 giao điểm trên thẳng hàng, ta sẽ chứng minh các đường đối cực của chúng đồng quy, tức cần phải chứng minh D1E1, D2E2, AB đồng quy. Chỗ này chỉ cần áp dụng định lí Pascal cho lục giác suy biến DFFEE2D2 sẽ thu được điều phải chứng minh.

Chỗ chứng minh cuối cùng này phát biểu riêng ra thành 1 bài toán cũng khá thú vị:
Cho tam giác ABC, trên các cạnh AC, AB lấy các điểm D, E. BD, CE cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC tại M, N tương ứng. Chứng minh rằng DE, MN và tiếp tuyến tại A đồng quy.

http://upanh.com/uploads/11-June-2009/xn2dt8sx465j6olgj2v4.jpg


4. Đường thẳng OI và đường thẳng Ơle:

Phần này tôi xin nói một chút về tính chất của đường thẳng OI và đường thẳng Ơle từ góc độ cực và đối cực. Các kết quả này không nhiều và còn nhiều vấn đề mở. Rất mong được thảo luận cùng các bạn.

Trong tam giác ABC, đường tròn nội tiếp (I) đã tạo nên tam giác DEF là các tiếp điểm của nó với các cạnh của tam giác. Ở tam giác DEF này có 1 tính chất rất đặc biệt đó là đường thẳng Ơle của nó chính là đường thẳng OI.

Bài toán này có khá nhiều cách giải, có lẽ ngắn nhất là dùng phép nghịch đảo. Tuy nhiên nó không nêu lên thêm được nhiều tính chất khác. Các lời giải bằng phép vị tự cũng rất tuyệt. Nhưng ở đây còn có 1 lời giải dùng cực và đối cực khá độc đáo, lời giải đó như sau:

http://upanh.com/uploads/11-June-2009/dhju357wy7c2tyq4y3ex.jpg

Qua I kẻ đường thẳng vuông góc với IA, IB, IC cắt BC, CA, AB lần lượt tại D’, E’, F’.
Ta thấy rằng $\widehat{AIB} = 90^\circ + \dfrac{C}{2}$ nên $\widehat{D'IB} = \dfrac{C}{2} = \widehat{D'CI}$, suy ra 2 tam giác D’IB và D’CI đồng dạng, suy ra
$\dfrac{{D'B}}{{D'I}} = \dfrac{{D'I}}{{D'C}}$hay $D’I^2 = D’B.D’C$ tức là D’ thuộc trục đẳng phương của (O) và đường tròn điểm (I).
Tương tự E’, F’ cũng thuộc trục đẳng phương đó nên D’, E’, F’ thẳng hàng và đường thẳng D’E’F’ vuông góc với OI.

Bây giờ nếu ta gọi DM, EN, FP là các đường cao của tam giác DEF thì ta thấy D’I :) DM và D’D tiếp xúc với (I) nên DM là đường đối cực của D’ đối với (I).
Tương tự EN, FP cũng là các đường đối cực của E’, F’ đối với (I).
Từ đó suy ra đường thẳng D’E’F’ là đường đối cực của giao điểm của DM, EN, FP tức trực tâm H của tam giác DEF. Suy ra D’E’F’ :pe IH.
Kết hợp các điều trên lại thì ta có I, O, H thẳng hàng, tức đpcm.

Có thể thấy lời giải trên là dựa vào việc dựng đường đối cực của trực tâm H của tam giác DEF. Đề bài nói về đường thẳng Ơle, tức còn 1 điểm quan trọng nữa là trọng tâm tam giác DEF. Bằng cách tương tự ta sẽ dựng đường đối cực của trọng tâm này để tìm thêm những tính chất mới.
Gọi X, Y, Z là trung điểm các cạnh EF, FD, DE. Dễ thấy rằng đường đối cực của X, Y, Z lần lượt là các phân giác ngoài góc A, B, C.
Đường đối cực của D, E, F lần lượt là BC, CA, AB cho nên cực của DX, EY, FZ sẽ là giao điểm của các phân giác ngoài với các cạnh đối diện, kí hiệu lần lượt là M, N, P.
Khi đó MNP là đường đối cực của trọng tâm G của tam giác DEF, suy ra MNP :sum:limits_{i=1}^{n} IG.
Kết hợp với I, G, O thẳng hàng ta suy ra MNP :D OI.

Vậy ta có bài toán:
Cho tam giác ABC, các phân giác ngoài các góc A, B, C cắt các cạnh đối diện lần lượt tại M, N, P. Chứng minh rằng M, N, P thẳng hàng và đường thẳng MNP vuông góc với OI.

http://upanh.com/uploads/11-June-2009/2uur4rtsfj3rr0mi829.jpg

Bây giờ nếu ta kéo dài các phân giác ngoài các góc A, B, C cho chúng cắt nhau tạo thành tam giác A’B’C’ (chính là các tâm đường tròn bàng tiếp) thì dễ thấy rằng A’A, B’B, C’C là các đường cao của tam giác A’B’C’, tức I là trực tâm của tam giác này. Điều đó có nghĩa là OI chính là đường thẳng Ơle của tam giác A’B’C’ vì O là tâm đường tròn Ơle của nó. Ta phát biểu lại kết quả trên đối với tam giác A’B’C’ nhưng thay đổi tên các điểm, ta sẽ có bài toán sau:

Cho tam giác ABC, các đường cao AA’, BB’, CC’. B’C’, C’A’, A’B’ lần lượt cắt BC, CA, AB tại M, N, P. Chứng minh rằng M, N, P thẳng hàng và đường thẳng MNP vuông góc với đường thẳng Ơle của tam giác ABC.

Bài viết của tôi xin được kết thúc tại đây. Hy vọng rằng những bài toán này giúp các bạn phần nào trong việc sử dụng cực và đối cực. Rất mong nhận được sự trao đổi của các bạn.

Trong bài viết có sử dụng lời giải của bạn Circle và lovePearl_maytrang, các bài toán trên diễn đàn toán học và diễn đàn mathnfriend, xin chân thành cảm ơn các bạn. Lời cảm ơn cuối cùng xin gửi tới MrMATH!

Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi inhtoan: 11-06-2009 - 19:35

Download phần mềm miễn phí: http://rilwis.tk

#2 HUYVAN

HUYVAN

    CTCVAK08

  • Hiệp sỹ
  • 1126 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Ninh Thuận

Đã gửi 29-05-2006 - 08:35

Bài viết của anh neverstop rất hay. Trong bài viết của anh có nói đến nhiều định lý rất lạ (lần đầu tiên em mới thấy) chẳng hạn như Papuyt, anh có thể nêu và cm các định lý trên được ko? Okie

#3 neverstop

neverstop

    Thượng sĩ

  • Thành viên
  • 261 Bài viết
  • 0 points
  • Đến từ:Russia

Đã gửi 01-06-2006 - 22:34

@Trucphong: mình đã viết 1 bài về những điều cơ bản của cực và đối cực rồi (http://diendantoanho...?showtopic=6290), bài viết này là phần tiếp theo của bài đó.

@HUYVAN: các định lý mà mình dùng ko mới lắm đâu, bạn có thể tìm được trong các tài liệu nâng cao.
riêng về định lý papuýt thì nó được phát biểu thế này:
nếu các bộ 3 điểm A, B, C và A', B', C' thẳng hàng thì các giao điểm của AB' và A'B, BC' và B'C, CA' và C'A cũng thẳng hàng.
chứng minh của nó có thể dùng định lý cêva và mênêlaúyt, có 1 cách khác là dùng tỉ số kép như thế này:
gọi X, Y, Z lần lượt là giao điểm của BC' và B'C, CA' và C'A, AB' và A'B và O là giao điểm của đường thẳng ABC và A'B'C'. gọi H, K là giao điểm của BA' và AC', BC' và CA'.
khi đó: (BHZA') = (AC'B'A') (phép chiếu tâm A xuống đường thẳng A'B') = (BC'XK) (phép chiếu tâm C xuống đường thẳng BC'). do đó các đường thẳng HC', ZX, A'K đồng quy tức Y thuộc XZ, đpcm.

nếu như có điều gì còn thắc mắc ở trong bài viết của mình rất mong được trao đổi với các bạn. xin chân thành cảm ơn.
  • MIM yêu thích
Download phần mềm miễn phí: http://rilwis.tk

#4 doductai

doductai

    Sĩ quan

  • Thành viên
  • 341 Bài viết
  • 0 points
  • Đến từ:Hải Dương

Đã gửi 16-10-2006 - 17:21

ĐL Pappus còn được mở rộng ra cho đường tròn hoặc elip hoặc đường cong bậc 2,
khi đó sẽ là lục giác nội tiếp các đường này có giao các cặp cạnh đối thẳng hàng ' phải không anh neverstop'.
TH đường tròn thì chính là ĐL Pascan.

#5 buckandbaby

buckandbaby

    Trung sĩ

  • Thành viên
  • 159 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:HAIPHONG WONDER FARM
  • Sở thích:Cà rốt, đọc sách Hóa ,Sử, Địa, Sinh mới thích Toán, Lí, Anh

Đã gửi 26-10-2006 - 23:04

Qua I kẻ đường thẳng vuông góc với IA, IB, IC cắt BC, CA, AB lần lượt tại D’, E’, F’.
Ta thấy rằng nên , suy ra 2 tam giác D’IB và D’CI đồng dạng, suy ra hay tức là D’ thuộc trục đẳng phương của (O) và đường tròn điểm (I).
Tương tự E’, F’ cũng thuộc trục đẳng phương đó nên D’, E’, F’ thẳng hàng và đường thẳng D’E’F’ vuông góc với OI.

Chỗ này theo em không đúng rồi anh ơi ,theo em khi
mới suy ra D’ thuộc trục đẳng phương của (O) và đường tròn điểm (I). chứ
Thành công có 99% là mồ hôi và nước mắt

#6 buckandbaby

buckandbaby

    Trung sĩ

  • Thành viên
  • 159 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:HAIPHONG WONDER FARM
  • Sở thích:Cà rốt, đọc sách Hóa ,Sử, Địa, Sinh mới thích Toán, Lí, Anh

Đã gửi 08-11-2006 - 17:55

Em đọc báo toán 1998 thấy người ta bảo báo toán tháng 4-1981 có 1 bài viết về cực và đối cực; anh nào có thâm niên mua báo post len cho bọn đàn em xem với.
Ah em thấy đường tròn apolouis(viết thế này có đúng không nhỉ :vdots ) có liên quan đến 2 đường tròn trực giao không biết có mối liên hệ gì với
cực và đối cực không nhỉ
Thành công có 99% là mồ hôi và nước mắt

#7 neverstop

neverstop

    Thượng sĩ

  • Thành viên
  • 261 Bài viết
  • 0 points
  • Đến từ:Russia

Đã gửi 18-11-2006 - 03:59

@buckandbaby: Mình đã kiểm tra lại chỗ chứng minh đó và thấy nó đúng. Lập luận của mình suy ra trục đẳng phương của (O) và đường tròn điểm (I), còn lập luận của bạn là xét về trục đẳng phương của (O) và đường tròn nội tiếp (I). Mong bạn xem lại.
Còn như bạn hỏi có cách nào phiên Cực và đối cực ra ngôn ngữ bình thường không thì nói chung là không có (hoặc là mình chưa thấy ai làm như thế cả).

@math_dn12: Bạn nói rõ 2 định lý nào được không?
Download phần mềm miễn phí: http://rilwis.tk

#8 buckandbaby

buckandbaby

    Trung sĩ

  • Thành viên
  • 159 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:HAIPHONG WONDER FARM
  • Sở thích:Cà rốt, đọc sách Hóa ,Sử, Địa, Sinh mới thích Toán, Lí, Anh

Đã gửi 20-11-2006 - 22:13

@buckandbaby: Mình đã kiểm tra lại chỗ chứng minh đó và thấy nó đúng. Lập luận của mình suy ra trục đẳng phương của (O) và đường tròn điểm (I), còn lập luận của bạn là xét về trục đẳng phương của (O) và đường tròn nội tiếp (I). Mong bạn xem lại.
Còn như bạn hỏi có cách nào phiên Cực và đối cực ra ngôn ngữ bình thường không thì nói chung là không có (hoặc là mình chưa thấy ai làm như thế cả).

@math_dn12: Bạn nói rõ 2 định lý nào được không?

Hơ hơ, I'm sorry. Chỗ đó anh viết đúng rùi.
Tại vì cẢ trước và sau dòng đó anh đều dùng (I) là đường tròn nội tiếp tam giác ABC, độc có mỗi chỗ đó là dùng đường tròn điểm (I) thành ra em mới nhầm lẫn như vậy.
Em hỏi cách phiên từ cực và đối cực ra cách bình thường vì có nhiều bài dùng hệ quả của cực và đối cực là ra ngay mà ngồi chứng minh lại thì oải quá. Kể ra cực và đối cực được đưa vào sgk có phải ngon không :beta
EM thấy bảo mấy định lý anh đưa ra đều có cách chứng minh bằng hình phẳng nhưng em chỉ biết cách chứng minh định lý Pascal thôi còn định lý Papuyt và Brangxion(cái này hình như có cách chứng minh bằng hình không gian) em chưa chứng minh được bằng hình phẳng); anh có thể nêu hướng giải lên được không?
Thành công có 99% là mồ hôi và nước mắt

#9 neverstop

neverstop

    Thượng sĩ

  • Thành viên
  • 261 Bài viết
  • 0 points
  • Đến từ:Russia

Đã gửi 21-11-2006 - 16:49

Định lý Papuyt mình đã đưa 1 cách chứng minh bằng tỉ số kép ở bên trên rồi. Còn định lý Brianxong là định lý tương đương với định lý Pascal qua cực và đối cực (bạn xem bài Cực và đối cực nhé). Cách chứng minh bình thường lâu rồi mình cũng khống nhớ lắm:(.
Download phần mềm miễn phí: http://rilwis.tk

#10 buckandbaby

buckandbaby

    Trung sĩ

  • Thành viên
  • 159 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:HAIPHONG WONDER FARM
  • Sở thích:Cà rốt, đọc sách Hóa ,Sử, Địa, Sinh mới thích Toán, Lí, Anh

Đã gửi 03-12-2006 - 23:28

ok. EM đã tìm thấy cách chứng minh. Các bạn có thể tham khảo trong quyển các bài toán hình học phẳng của Praxolop( Nguyễn Đẽ và Hoàng Chính dịch).
to : Neverstop. Khi giải bài về các đường đồng quy một nhược điểm của cực và đối cực là đường thẳng qua tâm thì không có cực, có cách nào để khắc phục nhược điểm này không hả anh
Ví dụ như bài cho đường tròn tâm I nội tiếp tam giác tiếp xúc với AC, BC tại E,F, đường trung bình MN song song với BC. CMr phân giác góc B EF, MN đồng quy thì không dùng được cực và đối cực rùi
Thành công có 99% là mồ hôi và nước mắt

#11 neverstop

neverstop

    Thượng sĩ

  • Thành viên
  • 261 Bài viết
  • 0 points
  • Đến từ:Russia

Đã gửi 03-12-2006 - 23:54

Cực và đối cực đúng là có thể vận dụng vào để giải nhiều bài toán đồng quy và thẳng hàng, nhưng không có nghĩa nó là công cụ vạn năng.

Có rất nhiều bài toán đồng quy và thẳng hàng được giải bằng những cách khác, rất ngắn gọn và đẹp đẽ, mà việc dùng cực và đối cực lại làm phức tạp thêm hoặc đôi khi không thể giải được. Bài toán trên của bạn là 1 ví dụ.

Để khắc phục điều này, chúng ta nên phối hợp thêm nhiều công cụ khác để có thể nhìn bài toán 1 cách toàn diện hơn. Đó có thể là dùng các định lý Cêva, Menelauyt, Dơgiacgio, ... và các kiến thức về tứ giác nội tiếp, trục đẳng phương, ... Thậm chí khi bạn giải được bằng 1 phương pháp này rồi thì cũng nên thử giải nó bằng phương pháp khác, vừa để rèn luyện thêm kỹ năng, vừa có dịp so sánh ưu và nhược điểm của từng phương pháp.

Thân.
Download phần mềm miễn phí: http://rilwis.tk

#12 buckandbaby

buckandbaby

    Trung sĩ

  • Thành viên
  • 159 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:HAIPHONG WONDER FARM
  • Sở thích:Cà rốt, đọc sách Hóa ,Sử, Địa, Sinh mới thích Toán, Lí, Anh

Đã gửi 26-02-2007 - 20:11

Một tính chất khá đẹp của cực và đối cực là biến hàng điểm điều hòa thành chùm điều hoà( Tính chất này dễ chứng minh). Mình chưa sưu tầm được nhiều bài về tính chất này.
Chỉ có một bài lấy trong Geometry Colledge : Qua giao điểm của 2 tiếp tuyến DB và DC của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC, vẽ một dường thảng tiếp xúc với (O) tại A. Nếu đường thẳng đó cắt AB,AC tại E,F cmr D là trung điểm EF.
Thành công có 99% là mồ hôi và nước mắt

#13 ConanKudo

ConanKudo

    Binh nhì

  • Thành viên
  • 14 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam

Đã gửi 19-03-2007 - 18:19

Tác giả mà gói ghém cái trên thành PDF thì vạn hạnh cho bà con quá

#14 Trucphuong

Trucphuong

    Binh nhất

  • Thành viên
  • 29 Bài viết
  • 0 points

Đã gửi 18-04-2007 - 16:47

Bai viet nay qua thuc rat hay.

Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi Trucphuong: 18-04-2007 - 16:50


#15 neverstop

neverstop

    Thượng sĩ

  • Thành viên
  • 261 Bài viết
  • 0 points
  • Đến từ:Russia

Đã gửi 23-09-2007 - 03:26

Tác giả mà gói ghém cái trên thành PDF thì vạn hạnh cho bà con quá

Chào bạn, bạn có thể tải bản PDF của tài liệu này ở đây.
Download phần mềm miễn phí: http://rilwis.tk

#16 Harry Potter

Harry Potter

    Kẻ Được Chọn

  • Hiệp sỹ
  • 286 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:Hà Nội
  • Sở thích:Toán Học và một người con gái :D

Đã gửi 23-09-2007 - 09:18

Chào bạn, bạn có thể tải bản PDF của tài liệu này ở đây.

Sao anh không up luôn nên đây nhỉ :(

Fly To Sky


#17 ma 29

ma 29

    Binh nhất

  • Thành viên
  • 20 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:THPT chuyên Vĩnh Phúc

Đã gửi 20-06-2008 - 10:12

to : Neverstop. Khi giải bài về các đường đồng quy một nhược điểm của cực và đối cực là đường thẳng qua tâm thì không có cực, có cách nào để khắc phục nhược điểm này không hả anh
Ví dụ như bài cho đường tròn tâm I nội tiếp tam giác tiếp xúc với AC, BC tại E,F, đường trung bình MN song song với BC. CMr phân giác góc B EF, MN đồng quy thì không dùng được cực và đối cực rùi


nhược điểm này khắc phục được mà bạn!Cứ chuyển về bài toán thẳng hàng ấy !Cả trường hợp thẳng hàng liên quan đến tâm đường tròn cũng thế vẫn hoàn toàn làm được!Khi nào có điều kiện mình sẽ nói rõ hơn( trong 1 bài viết về ứng dụng của cực và đối cực!)!
Tuy nhiên không phải lúc nào cũng đơn giản khi giải bài toán mới!

Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi ma 29: 20-06-2008 - 11:32


#18 ma 29

ma 29

    Binh nhất

  • Thành viên
  • 20 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:THPT chuyên Vĩnh Phúc

Đã gửi 11-08-2008 - 15:13

Một tính chất khá đẹp của cực và đối cực là biến hàng điểm điều hòa thành chùm điều hoà( Tính chất này dễ chứng minh). Mình chưa sưu tầm được nhiều bài về tính chất này.
Chỉ có một bài lấy trong Geometry Colledge : Qua giao điểm của 2 tiếp tuyến DB và DC của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC, vẽ một dường thảng tiếp xúc với (O) tại A. Nếu đường thẳng đó cắt AB,AC tại E,F cmr D là trung điểm EF.

Mình không hiểu đề bài này,ai giúp mình phát biểu lại cho dễ hiểu được không????

#19 lovemaths_hn

lovemaths_hn

    Binh nhì

  • Thành viên
  • 13 Bài viết
  • 0 points

Đã gửi 26-10-2009 - 16:02

Anh neverstop xem lại cái field giúp em với. Sao em không tải được vậy. Em xin cám ơn anh.

#20 inhtoan

inhtoan

    <^_^)

  • Thành viên
  • 964 Bài viết
  • 0 points
  • Giới tính:Nam
  • Đến từ:HN city

Đã gửi 26-10-2009 - 18:25

Anh neverstop xem lại cái field giúp em với. Sao em không tải được vậy. Em xin cám ơn anh.

Bạn có thể download file ở đây




0 người đang xem chủ đề

0 thành viên, 0 khách, 0 thành viên ẩn danh