Đề bài - bài 88 trang 51 sbt hình học 10 nâng cao

Tương tự ta cũng có \[C{D^2} = B{C^2} + B{D^2} - 4{S_{DBC}}.\cot \varphi ;\] \[ A{D^2} = A{C^2} + C{D^2} - 4{S_{DCA}}.\cot \varphi. \]

Đề bài

Cho điểm \[D\] nằm trong tam giác \[ABC\] sao cho \[\widehat {DAB} = \widehat {DBC} = \widehat {DCA} = \varphi .\] Chứng minh rằng:

a] \[{\sin ^3}\varphi = \sin [A - \varphi ]\]\[.\sin [B - \varphi ].\sin [C - \varphi ].\]

b] \[\cot \varphi = \cot A + \cot B + \cot C.\]

Lời giải chi tiết

[h.75].

a] Theo định lí sin, trong tam giác \[ABD\] ta có

\[\dfrac{{DB}}{{\sin \varphi }} = \dfrac{{AD}}{{\sin [B - \varphi ]}}\] , [1]

trong tam giác BCD có

\[\dfrac{{CD}}{{\sin \varphi }} = \dfrac{{BD}}{{\sin [C - \varphi ]}}\], [2]

trong tam giác \[ACD\] có

\[\dfrac{{AD}}{{\sin \varphi }} = \dfrac{{CD}}{{\sin [A - \varphi ]}}\].

Từ đó ta có

\[\dfrac{{AD.BD.CD}}{{{{\sin }^3}\varphi }}\]

\[= \dfrac{{AD.BD.CD}}{{\sin [A - \varphi ]\sin [B - \varphi ]\sin [C - \varphi ]}}\].

Suy ra đẳng thức cần chứng minh.

b] Áp dụng định lí cosin vào tam giác \[DAB\] ta có

\[B{D^2}\]\[ = A{B^2} + A{D^2} - 2.AB.AD.\cos \varphi. \]

Mặt khác, \[\dfrac{1}{2}AB.AD.\sin \varphi = {S_{ABD}}\] .

Từ đó suy ra \[B{D^2} = A{B^2} + A{D^2} - 4{S_{ABD}}.\cot \varphi \].

Tương tự ta cũng có \[C{D^2} = B{C^2} + B{D^2} - 4{S_{DBC}}.\cot \varphi ;\] \[ A{D^2} = A{C^2} + C{D^2} - 4{S_{DCA}}.\cot \varphi. \]

Cộng theo vế rồi biến đổi, chú ý rằng tổng diện tích ba tam giác nhỏ bằng diện tích \[S\] của tam giác \[ABC\], ta được

\[\cot \varphi = \dfrac{{{a^2} + {b^2} + {c^2}}}{{4S}}\] \[ = \dfrac{{{a^2} + {b^2} + {c^2}}}{{abc}}R.\]

Theo bài58 chương II, \[\cot A + \cot B + \cot C\] \[ = \dfrac{{{a^2} + {b^2} + {c^2}}}{{abc}}R.\]

Từ đó suy ra đẳng thức cần chứng minh.

Video liên quan

Chủ Đề