Bài 3. Cho tam giác $ABC$ nhọn khác tam giác cân nội tiếp đường tròn $\omega$. Gọi $D,E,F$ lần lượt là tâm đường tròn bàng tiếp tương ứng với đỉnh $A,B,C$ là $I$ là tâm đường tròn nội tiếp tam giác $ABC$. Đường tròn ngoại tiếp tam giác $EFI$ cắt $\omega$ tại $A_{1},A_{2}$.
$a)$ Chứng minh các đường thẳng $A_{1}A_{2}, EF, BC$ đồng quy.
$b)$ Đường tròn ngoại tiếp tam giác $DIF$ cắt $\omega$ tại $B_{1},B_{2}$; đường tròn ngoại tiếp tam giác $DIE$ cắt $\omega$ tại $C_{1},C_{2}$. Các đường thẳng $A_{1}A_{2}, B_{1}B_{2}, C_{1}C_{2}$ đôi một cắt nhau tạo thành một tam giác, chứng minh rằng diện tích tam giác nhỏ hơn $\frac{1}{4}$ diện tích tam giác $ABC$.
a) Bằng các biến đổi góc, ta dễ có $\widehat{BFE}$+$\widehat{BCE}$=180$^{\circ}$$\Rightarrow$BCEF nội tiếp.
Ta có BCEF nội tiếp, BA1A2C nội tiếp, FA1A2E nội tiếp $\Rightarrow$ BC là trục đẳng phương của $\omega$ và (BCE),
A1A2 lá trục đẳng phương của $\omega$ và (FIE), EF là trục đẳng phương của (BCE) và (FIE)
Suy ra BC, EF, A1A2 đồng quy.
b) Dễ thấy FAIB nội tiếp.
Ta có AB là trục đẳng phương của $\omega$ và (FAB), IF là trục đẳng phương của (FIE) và (FAB), A 1A2 là trục đẳng phương của $\omega$ và (FIE) $\Rightarrow$ AB, A 1A2, FI đồng quy (1).
Ta có B1B2 là trục đẳng phương của $\omega$ và (FID), IF là trục đẳng phương của (FIE) và (FID), A 1A2 là trục đẳng phương của $\omega$ và (FIE) $\Rightarrow$ B 1B2, A1A2, IF đồng quy (2).
Từ (1) và (2) suy ra B1B2, A1A2, IF, AB đồng quy $\Rightarrow$ Giao điểm của A 1A2 và B1B2 là chân đường phân giác từ
đỉnh C của $\Delta$ABC.
Tương tự đối với A1A2 và C1C2, C1C2 và B1B2.
Vậy tam giác tạo bởi 3 đường thẳng A 1A2, B1B2, C1C2 là tam giác tạo bởi chân 3 đường phân giác trong $\Delta$ABC.
Gọi các chân đường phân giác là M, N, P.
Ta có :$\frac{SBMP}{SABC}$=$\frac{BM.BP}{BC.BA}$=$\frac{c}{b+c}$.$\frac{a}{a+b}$$\frac{ac}{(a+b)(b+c)}$
Tương tự: $\frac{SAPN}{SABC}$=$\frac{bc}{(a+b)(c+a)}$, $\frac{SCMN}{SABC}$=$\frac{ab}{(b+c)(c+a)}$
Vậy :$\frac{SBPM}{SABC}$+$\frac{SAPN}{SABC}$+$\frac{SCMN}{SABC}$ = $\frac{$\sum$ab(a+b)}{(a+b)(b+c)(c+a)}$=T
Ta có: T=$\frac{(a+b)(b+c)(c+a)-2abc}{(a+b)(b+c)(c+a)}$
$\geqslant$$\frac{(a+b)(b+c)(c+a)-(a+b)(b+c)(c+a)/4}{(a+b)(b+c)(c+a)}$=3/4
Ta có: $\frac{SMNP}{SABC}$=1-T$\leqslant$1-$\frac{3}{4}$=$\frac{1}{4}$
Dấu "=" không xảy ra do tam giác ABC không đều $\Rightarrow$ đpcm
Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi dinhnguyenhoangkim: 18-02-2015 - 15:40