Phương tích và trục đẳng phương - Pdf 12

Khối THPT chuyên ĐHKHTN-ĐHQGHN 2Lời nói đầu
3A.Tóm tắt lý thuyết:
1.Phương tích của một điểm đối với đường tròn
Định lý 1.1:
Cho đường tròn (O,R) và một điểm M trên mặt phẳng cách O một khoảng bằng d Từ M
kẻ cát tuyến MAB tới (O). Khi đó
.
MA MB
=
d
2
-R
2
(*)

Hình 1
Định nghĩa: Ta gọi đại lượng d
2
-R
2


Cho (O) và một điểm M nằm ngoài (O). Kẻ tiếp tuyến MN, cát tuyến MAB. Ta có
2
.
MA MB MN
= (xem hình 1)
Định lý 1.4:
Cho hai
đườ
ng th

ng AB,CD c

t nhau t

i M (khác A,B,C,D). N
ế
u
. .
MA MB MC MD
=
thì
4
đ
i

m A,B,C,D cùng thu

c m



i N.

Các
đị
nh lý trên
đề
u r

t
đơ
n gi

n và quen thu

c, xin dành l

i cho b

n
đọ
c ch

ng minh.

2. Trục đẳng phương của hai đường tròn-tâm đẳng phương:

Định lý 2.1:
T


ng vuông góc v

i
đườ
ng th

ng n

i hai tâm
O
1
,O
2
. N
ế
u g

i O là trung
đ
i

m O
1
O
2
, H là hình chi
ế
u c

a M trên O


Trường hợp 2: (O
1
) và (O
2
) chỉ có một điểm chung X. Tiếp tuyến chung tại X của hai
đường tròn là trục đẳng phương của (O
1
) và (O
2
)
Trường hợp 3: (O
1
) và (O
2
) không có điểm chung, dựng đường tròn (O
3
) có hai điểm
chung với (O
1
) và (O
2
). Dễ dàng vẽ được trục đẳng phương của (O
1
) và (O
3
), (O

1
,l
2
,l
3
theo thứ tự là trục đẳng phương của các cặp hai
đường tròn (O
1
) và (O
2
), (O
2
) và (O
3
), (O
3
) và (O
1
)
+Nếu O
1
,O
2
,O
3
không thẳng hàng thì l
1
,l
2
,l

Định lý 3.1:
Trên mặt phẳng toạ độ Oxy cho đường tròn (C) có phương trình:
C(x,y)=x
2
+y
2
+2ax+2by+c=0 với a
2
+b
2
>c. Khi đó, phương tích của điểm M(x
o
,y
o
) đối với
đường tròn (C) là P
M
/(C)=x
o
2
+y
o
2
+2ax
o
+2by
o
+c=C(x
o
,y

x+2b
1
y+c
1
=0
(C
2
):x
2
+y
2
+2a
2
x+2b
2
y+c
2
=0, trong đó (a
1
-a
2
)
2
+(b
1
-b
2
)
2


ế
p (I,r). CMR OI
2
=R
2
-2Rr (h

th

c
Ơ
-le)
Lời giải:

Kéo dài BI c

t (O) t

i M. K


đườ
ng kính MK c

a (O). (I) ti
ế
p xúc v

i BC t



a n

i ti
ế
p (O,R), v

a ngo

i ti
ế
p (I,r).
Đặ
t OI=d. CMR:
2 2
1 1
( ) ( )
R d R d
+
− +
=
2
1
r
(
Đị
nh lý Fuss)
Lời giải:
7



Suy ra O là trung
đ
i

m MN.
Áp d

ng công th

c tính
đườ
ng trung tuy
ế
n trong tam giác IMN ta có:
OI
2
=
2 2 2 2 2
2
2 2 4 2 2
IM IN MN IM IN
R
+ − = + −

Do
đ
ó
2 2
1 1

Ví dụ (USAMO 1998):
Cho 2
đườ
ng tròn
đồ
ng tâm O (C
1
) và (C
2
) ((C
2
) n

m trong (C
1
)). T

m

t
đ
i

m A n

m
trên (C
1
) k


2
) t

i E,F sao cho
đườ
ng trung tr

c c

a
đ
o

n DF và EC
giao nhau t

i
đ
i

m M n

m trên AC.Tính
AM
MC
?
Lời giải:
8
ế
p.Do
đ
ó M là tâm
đườ
ng tròn ngo

i ti
ế
p t

giác DCFE. Mà M
n

m trên AC nên MD=MC=
1
2
DC
T


đ
ó tính
đượ
c AM=
5
4
AB và MC=
3
4

,M
1
H)

BC={A
1
,A
2
}, (M
2
,M
2
H)

AC={B
1
,B
2
}, (M
3
,M
3
H)

AB={C
1
,C
2
}. CMR
A

1
M
2

HC
Suy ra HC là tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a (M
1
) và (M
2
).
1 2 1 2
. .
CA CA CB CB
⇒ =
Suy ra A
1,
A
2,
B
1
,B
2

1
,B
2
thu

c
đườ
ng tròn (W
3
)
N
ế
u 6
đ
i

m A
1
,A
2
,B
1
,B
2
,C
1
,C
2
không cùng thu


đ
i

m, nh
ư
ng chúng l

i
c

t nhau t

i A,B,C nên vô lý.
V

y ta có
đ
pcm.

Ví dụ 2 (IMO shortlist 2006):
Cho hình thang ABCD (AB>CD). K,L là hai
đ
i

m trên AB,CD sao cho
AK DL
BK CL
=
.
Gi

t
đườ
ng tròn.
Lời giải:
10
T

gi

thi
ế
t,
AK DL
BK CL
= suy ra AD,BC,KL
đồ
ng quy t

i E.
D

ng
đườ
ng tròn (O
1
)
đ


(O
1
), t
ươ
ng t

P

(O
2
).
G

i F là giao
đ
i

m th

hai c

a EQ v

i (O
1
). Ta có:
2
.
EF EQ EC

= = =k

E,O
1
,O
2
th

ng hàng và
1
2
EO
k
EO
=

1 2
EO k EO
=
 

Suy ra phép v

t

H
(E,k)
: (O
1
)

y 4
đ
i

m P,Q,B,C cùng thu

c m

t
đ
u

ng tròn (
đ
pcm)
4.Chứng minh sự thẳng hàng, đồng quy:
Ví dụ 1:
Cho tam giác ABC. Các phân giác ngoài góc A,B,C l

n l
ượ
t c

t c

nh
đố
i di

n t

đườ
ng tròn n

i ti
ế
p và tâm
đườ
ng tròn ngo

i ti
ế
p tam giác ABC.
Lời giải:
11
G

i A
2
B
2
C
2
là tam giác t

o b

i 3 phân giác ngoài góc A,B,C. D


1 2 1 2 1 1
. .
B C B A B A B C
= ,
1 2 1 2 1 1
. .
C B C A C A C B
=
Suy ra A
1
,B
1
,C
1
cùng n

m trên tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a
đườ
ng tròn (O) ngo

i ti

2
,CC
2
giao nhau t

i tr

c tâm I c

a tam giác A
2
B
2
C
2
(c
ũ
ng
đồ
ng th

i
là tâm
đườ
ng tròn n

i ti
ế
p tam giác ABC) suy ra I,O,J th


ượ
t là
đườ
ng tròn n

i ti
ế
p và bàng ti
ế
p góc
A. Gi

s

II
a
giao BC và (O) l

n l
ượ
t t

i A’, M.G

i N là trung
đ
i

m cung MBA. NI, NI
a

a a
I TS I IS

∠ = ∠
Suy ra t

giác I
a
TIS n

i ti
ế
p (w
1
)
M

t khác,

IBI
a
=

ICI
a
=90
o
nên t

giác IBI

ng c

a (O) và
(w
2
), TS là tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a (O) và (w
1
)
Theo
đị
nh lý v

tâm
đẳ
ng ph
ươ
ng thì II
a
, TS, BC
đồ
ng quy t


t là ti
ế
p
đ
i

m c

a AB,BC,CD,DE, EF,FA v

i (O).
Trên tia KF,HB, GB, JD, ID, LF l

n l
ượ
t l

y các
đ
i

m P,S, Q,R,N ,M sao cho
KP=SH=GQ=JR=IN=LM. D

ng (O
1
) ti
ế
p xúc v


T
ươ
ng t

AD là tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a (O
2
) và (O
3
), BE là tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a (O
3
) và
(O
1
). Áp d

m trong (O)). Dây
cung AB c

a (O) luôn
đ
i qua Q. PA, PB l

n l
ượ
t giao (O) l

n th

hai t

i D,C. CMR CD
luôn
đ
i qua m

t
đ
i

m c


đị
nh.
Lời giải:

− = = , mà P,Q c


đị
nh nên
QP
=const, suy ra
QE
=const,
do
đ
ó E c


đị
nh.
M

t khác
PDC PBA PEA
∠ = ∠ = ∠
nên t

giác DAEF n

i ti
ế
p.
Suy ra
2 2

nh (
đ
pcm) Ví dụ 2 (Việt Nam 2003):
Cho (O
1,
R
1
) ti
ế
p xúc ngoài v

i (O
2
,R
2
) t

i M (R
2
>R
1
). Xét
đ
i

m A di
độ

i (O
2
) t

i E,F.D là giao
đ
i

m c

a EF v

i ti
ế
p tuy
ế
n t

i A c

a
(O
2
).CMR D di
độ
ng trên m

t
đườ
ng th

ó
~
FAM FCA
△ △
(g.g)
2 2 2
1 1
.
FA FM FC FO R
⇒ = = − (1)
T
ươ
ng t


2 2 2
1 1
EA EO R
= −
(2)
Coi (A,0) là
đườ
ng tròn tâm A, bán kính 0 thì t

(1)(2) ta
đượ
c EF là tr

c
đẳ

)
V

y D n

m trên tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a hai
đườ
ng tròn c


đị
nh (O
1
) và (O
2
)
6.Chứng minh các yếu tố khác:

Ví dụ 1:
Cho (O) và m

t

i

m b

t kì trên EF. T

D k

ti
ế
p tuy
ế
n
DP,DQ t

i (O).PQ giao EF t

i M.CMR
90
o
DAM
∠ =

Lời giải:
16
Kí hi


2
=DQ
2

D là tâm
đườ
ng tròn ngo

i ti
ế
p tam giác APQ.
L

i có M n

m trên tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a (A,0) và (O) nên MA
2
=MP.MQ
Suy ra MA là ti
ế
p tuy
ế

đỉ
nh B,C. W’
B
, W’
C
l

n
l
ượ
t là
đườ
ng tròn
đố
i x

ng v

i W
B
, W
C
qua trung
đ
i

m c

nh AC, AB. CMR tr


ế
p xúc v

i 3 c

nh BC,CA,AB l

n l
ượ
t t

i
D,E,F. M, N là trung
đ
i

m AC,AB. W
B
ti
ế
p xúc v

i AC t

i G, W
C
ti
ế
p xúc v



i E, W’
C
ti
ế
p xúc v

i AB t

i F và AE
2
=AF
2
nên A n

m trên
tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a W’
B
và W’
C

M

PE={R}
Vì AQ=AF=BH=BT và AQ//BC nên Q
đố
i x

ng v

i T qua N.Suy ra Q

W’
C,
t
ươ
ng t


P

W’
B
.
T

giác PQEF n

i ti
ế
p nên
. .
RP RE RQ RF

. Gi

s

AR c

t BC t

i L thì L là trung
đ
i

m SJ.
D

th

y DB=FB=SB, DC=EC=JC. G

i L’ là ti
ế
p
đ
i

m c

a
đườ
ng tròn bàng ti

ươ
ng c

a W’
B
và W’
C
chia
đ
ôi chu
vi tam giác ABC (
đ
pcm)
Ví dụ 3 (Romani TST 2008):
Cho tam giác ABC. Các
đ
i

m D,E,F l

n l
ượ
t n

m trên 3 c

nh BC,CA,AB sao
cho
AF
BD CE


=
AFBD AE CD CE BF
GC GB GA
BC AC CB AB CA BA
     
+ + + + +
     
     
  
=
GA GB GC
+ +
  
=
0


Suy ra hai tam giác ABC và DEF có chung tr

ng tâm G. Mà chúng l

i chung tr

c tâm H
nên d

a vào tính ch

t c

DB DC EC EA

=
DB EA
EC DC
⇒ =
M

t khác
DB EC EA EC
DC EA DC DB
= ⇒ =
2 2
DB EC
DB EC
EC DB
DB EC
⇒ = ⇒ =
⇒ =


DB EC
BC CA
=
BC AC

=
. T
ươ
ng t

i tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng. N
ế
u hai
đườ
ng tròn n

m ngoài nhau thì chúng n

m v

hai phía c

a
tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng.
19Lời giải:


m chung thì ph
ươ
ng tích t

M t

i
đườ
ng tròn nh

ph

i
b

ng 0 và hai
đườ
ng tròn giao nhau t

i M, vô lý.
Do
đ
ó
đườ
ng tròn l

n n

m v


y hai
đườ
ng tròn n

m v

m

t phía v

i tr

c
đẳ
ng
ph
ươ
ng.
+N
ế
u hai
đườ
ng tròn ngoài nhau. G

i O là trung
đ
i

m O


s

R
1
>R
2
.
Ta có
2 2
1 2
1 2
2
R R
OH
O O

=
suy ra
2 2
1 2 1 2
2 . 0
O O OH R R
= − >
, t

c là
OH



n th

ng
OO
2
.
V

y O
1
,O
2
n

m khác phía
đố
i v

i H, mà tr

c
đẳ
ng ph
ươ
ng không có
đ
i

m chung v



c
đẳ
ng ph
ươ
ng c

a hai
đườ
ng tròn c

t m

t trong hai
đườ
ng tròn
thì hai
đườ
ng tròn
đ
ã cho c

t nhau. N
ế
u tr

c
đẳ
ng ph
ươ


c
đẳ
ng ph
ươ
ng d và M là
đ
i

m chung c

a C
1
v

i d.
Ta có P
M
/(C
1
)=P
M
/(C
2
)=0 ch

ng t

M thu


AB={M}, AD

BC={N}. CMR
MN
2
=P
M
/(O)+P
N
/(O)

Bài 2(Romani TST 2006):
Cho (O) và m

t
đ
i

m A n

m ngoài (O). T

A k

cát tuy
ế
n
ABC, ADE (B

[AC], D


Bài 3:
Cho t

giác ABCD n

i ti
ế
p (O). P n

m trên cung CD không ch

a A,B.
PA,PB

DC l

n l
ượ
t t

i M,N. CMR
.
MD NC
const
MN
=

Bài 4 (Đề nghị Olympic 30-4):
Cho tam giác ABC n


i ti
ế
p
đườ
ng tròn (O).
Đườ
ng tròn (O’) ti
ế
p xúc v

i
đườ
ng
tròn (O) t

i m

t
đ
i

m thu

c cung BC không ch

a A. T

A,B,C theo th


1
là di

n tích c

a tam
giác t

o b

i các chân
đườ
ng vuông góc h

xu

ng các c

nh c

a tam giác ABC t

m

t
đ
i

m M n


ế
p xúc v

i c

nh
BC và ti
ế
p xúc v

i cung BC nh

. Tính AO’ theo a và R

Bài 8 (All-Russian MO 2008):
Cho tam giác ABC n

i ti
ế
p (O,R), ngo

i ti
ế
p (I,r). (I) ti
ế
p
xúc v

i AB,AC l


đườ
ng tròn (O
1
) và (O
2
) giao nhau t

i A và B. PQ, RS
là 2 ti
ế
p tuy
ế
n chung c

a 2
đườ
ng tròn (P,R

(O
1
), Q,S

(O
2
)). Gi

s

RB//PQ, RB c



ng nhau. CMR 4
đ
i

m E,F,M,N cùng thu

c m

t
đườ
ng tròn.

Bài 11 (IMO Shortlist 1995):
Cho tam giác ABC v

i (I) là
đườ
ng tròn n

i ti
ế
p. (I) ti
ế
p
xúc v

i 3 c

nh BC,CA,AB l

i Z,Y,D.CMR t


giác EFZY n

i ti
ế
p.

21Bài 12 (International Zhautykov Olympiad 2008):
Trên m

t ph

ng cho 2
đườ
ng tròn
(O
1
) và (O
2
) ngoài nhau. A
1
A
2
là ti
ế

ượ
t k

2 ti
ế
p tuy
ế
n KB
1
,KB
2
t

i (O
1
),(O
2
).
A
1
B
1

A
2
B
2
={L}, KL

O

đ
ó. G

i H là chân
đườ
ng
vuông góc h

t

C xu

ng AB.
Đườ
ng tròn
đườ
ng kính CH c

t CA t

i E, CB t

i F và
đườ
ng tròn
đườ
ng kính AB t

i D. CMR CD, EF,AB
đồ

a 2
đườ
ng tròn (A
1
, B
1

(O
1
), A
2
,B
2

(O
2
)). CMR A
1
B
1
, A
2
B
2
,
O
1
O
2


i di

n. A
2
,B
2
,C
2

đố
i x

ng v

i A
1
,B
1
,C
1

qua trung
đ
i

m BC,CA,AB.
Đườ
ng tròn ngo

i ti

A
3
,B
1
B
3
,C
1
C
3

đồ
ng quy.

Bài 16 (Olympic toán học Mĩ 1997):
Cho tam giác ABC. Bên ngoài tam giác này v

các
tam giác cân BCD, CAE, ABF có các c

nh
đ
áy t
ươ
ng

ng là BC,CA,AB.CMR 3
đườ
ng
th


đ
ó).
Đườ
ng
tròn
đườ
ng kính AC và BD c

t nhau t

i X, Y.
Đườ
ng th

ng XY c

t BC t

i Z. L

y P là
m

t
đ
i

m trên XY khác Z.
Đườ


2 là N. Ch

ng minh r

ng AM,
DN và XY
đồ
ng qui.

Bài 18:
Cho tam giác ABC n

i ti
ế
p (O).
Đườ
ng tròn bàng ti
ế
p góc A có tâm I, ti
ế
p xúc
v

i các c

nh BC,CA,AB l

n l
ượ

m A’,B’,C’ theo th


t

thu

c BC,CA,AB tho

mãn
' ' ' 90
o
AIA BIB CIC
∠ = ∠ = ∠ =
. CMR A’,B’,C’ cùng
thu

c m

t
đườ
ng th

ng và
đườ
ng th

ng
đ
ó vuông góc v

ĩ
a t
ươ
ng t

. CMR 3
đườ
ng tròn
đ
ó c

t nhau t

i 2
đ
i

m thu

c
đườ
ng th

ng
Ơ
-le c

a tam giác ABC.

Bài 21:

Cho (O),
đườ
ng kính AB,CD. Ti
ế
p tuy
ế
n c

a (O) t

i B giao AC t

i E, DE giao
(O) l

n th

2 t

i F. CMR AF, BC,OE
đồ
ng quy.

5.Chứng minh điểm cố định, đường cố định:
Bài 23:
Cho (O) và dây AB. Các
đườ
ng tròn (O
1
),(O


đị
nh.

Bài 24:
Cho tam giác ABC n

i ti
ế
p (O,R). M là
đ
i

m di
độ
ng trong (O). AA’,BB’,CC’ là
các dây cung
đ
i qua M và th

a mãn h

th

c
3
' ' '
MA MB MC
MA MB MC
+ + =


i A’.
Đườ
ng th

ng qua A’ song song v

i B’C’
22giao AB,AC l

n l
ượ
t t

i M,N, B’C’ giao BC t

i Q. CMR
đườ
ng tròn ngo

i ti
ế
p tam giác
QMN
đ
i qua m


i

m BC.MB c

t (O) l

n th

2 t

i R, PR c

t (O) l

n th

2
t

i S. CMR CS//AP

Bài 27 (Thi vô địch toán Iran,1996):
Cho hai
đ
i

m D,E t
ươ
ng


i F và G. G

i O
1
, O
2
là tâm
đườ
ng
tròn ngo

i ti
ế
p tam giác PDG, PFE. CMR: AP

O
1
O
2

Bài 28:
Cho tam giác ABC,
đườ
ng cao AD,BE,CF c

t nhau t

i H. M là trung
đ
i


ng l
1

đ
i qua tâm w
1
và giao w
2
t

i hai
đ
i

m P,Q, l
2

đ
i qua tâm w
2
và giao w
1
t

i
R,S. CMR n
ế
u 4
đ

o

n AB,AC th

t

t

i hai
đ
i

m phân bi

t K,N.Gi

s


đườ
ng tròn ngo

i ti
ế
p
c

a các tam giác ABC và KBN c

t nhau t

ế
p xúc v

i (C
2
)

Bài 32:
Ch

ng minh r

ng hai
đườ
ng tròn (C
1
): x
2
+y
2
-10x+24y-56=0 và (C
2
): x
2
+y
2
-2x-
4y-20=0 c

t nhau.

giác PNBA n

i ti
ế
p.
Ta có:
. . , . .
MP MN MA MB NP NM NA ND
= =

2
( ). . .
MN MP PN MN MA MB NA ND

= + = +

23Hay MN
2
=P
M
/(O)+P
N
/(O) (
đ
pcm)

Bài 2:

(
đ
pcm)
Bài 3:

Trên DC l

y E sao cho
AED APB
∠ = ∠
=const suy ra E c


đị
nh.
T

giác AEPN n

i ti
ế
p suy ra
. . .
ME MN MA MP MD MC
= =
( ). .( )
MD DE MN MD MN NC
⇔ + = +

. .

+MB
2
+MC
2
=
(
)
(
)
(
)
2 2 2
MG GA MG GB MG GC
+ + + + +
     

=3MG
2
+GA
2
+GB
2
+GC
2
+2
( )
MG GA GB GC
+ +
   
=3MG

b
2
+m
c
2
)=
1
3
(a
2
+b
2
+c
2
)
Do
đ
ó MA
2
+MB
2
+MC
2
=3MG
2
+
1
3
(a
2

2 2 2
9
a b c
+ +


P
G
/(O)=OG
2
-R
2
=-
2 2 2
9
a b c
+ +

Ta có P
G
/(O)=
. '
GA GA
2
2 2
1
' / ( )
G
GA
GA P O


25Bài 5:

Xét tr
ườ
ng h

p (O) ti
ế
p xúc ngoài v

i (O’) t

i M (tr
ườ
ng h

p ti
ế
p xúc trong ch

ng minh
t
ươ
ng t

)

Do
đ
ó
2 2 2
2 2 2
'' '' ''
AA BB CC
AM BM CM
= =
hay
'' '' ''
AA BB CC
AM BM CM
= =
(1)
Áp d

ng
đị
nh lý Ptô-lê-mê cho t

giác n

i ti
ế
p ABMC ta có:
BC.AM=AB.MC+AC.MB (2)
T

(1) và (2) suy ra BC.AA’’=CA.BB’’+AB.CC’’ (

đ
i

m c

a các
đườ
ng th

ng AM,BM,CM v

i (O). a,b,c là 3 c

nh tam giác ABC,


Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status