DT

cho tam giác ABC , có ba đường phân giác AD,BE,CF . Chứng minh tam giác abc đều khi và chỉ khi diện tích tam giác DEF = 1/4 diên tích tam giác ABC

TH
29 tháng 8 2024 lúc 21:31

Lời giải ở dưới chỉ chứng minh điều kiện cần (mà cái này ai chả biết chứng minh :), mình sẽ chứng minh điều kiện đủ.

Giả sử tồn tại △ABC có 3 đường phân giác trong AD,BE,CF thoả \(S_{DEF}=\dfrac{1}{4}S_{ABC}\).

Dễ thấy D,E,F lần lượt nằm trên 3 cạnh của tam giác. Đặt \(\left(a,b,c\right)=\left(BC,CA,AB\right)\)

Theo định lí về đường phân giác, ta có: \(\dfrac{FA}{FB}=\dfrac{b}{a}\Rightarrow\dfrac{FA}{b}=\dfrac{FB}{a}=\dfrac{c}{a+b}\Rightarrow\dfrac{AF}{c}=\dfrac{b}{a+b}\). Tương tự \(\dfrac{AE}{b}=\dfrac{c}{a+c}\)

Ta có: \(S_{AEF}=\dfrac{AF}{c}.\dfrac{AE}{b}.S_{ABC}=\dfrac{bc}{\left(a+b\right)\left(a+c\right)}S_{ABC}\)

Tương tự: \(\left\{{}\begin{matrix}S_{BFD}=\dfrac{ab}{\left(c+a\right)\left(c+b\right)}S_{ABC}\\S_{CDE}=\dfrac{ac}{\left(b+a\right)\left(b+c\right)}S_{ABC}\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow S_{AEF}+S_{BFD}+S_{CDE}=\sum\dfrac{bc}{\left(a+b\right)\left(a+c\right)}S_{ABC}=\dfrac{3}{4}S_{ABC}\Rightarrow\sum\dfrac{bc}{\left(a+b\right)\left(a+c\right)}=\dfrac{3}{4}\)

Ta chứng minh rằng, \(\sum\dfrac{bc}{\left(a+b\right)\left(a+c\right)}\ge\dfrac{3}{4}\left(1\right)\), để suy ra \(a=b=c\).

Thật vậy, ta có: \(\left(1\right)\Leftrightarrow4\sum bc\left(b+c\right)\ge3\prod\left(b+c\right)\)

\(\Leftrightarrow4\sum bc\left(b+c\right)\ge3\sum bc\left(b+c\right)+6abc\)

\(\Leftrightarrow\sum bc\left(b+c\right)\ge6abc\). Đến đây dùng bất đẳng thức AM-GM cho 3 số là xong.

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a=b=c, hay △ABC đều.

 

Bình luận (0)
NT
29 tháng 8 2024 lúc 17:54

ΔABC đều

mà AD,BE,CF là các đường phân giác

nên AD,BE,CF là các đường trung tuyến

Xét ΔBAC có \(\dfrac{BD}{BC}=\dfrac{BF}{BA}\left(=\dfrac{1}{2}\right)\)

nên DF//AC

=>\(\dfrac{S_{BFD}}{S_{BAC}}=\left(\dfrac{BF}{BA}\right)^2=\dfrac{1}{4}\)

=>\(S_{BFD}=\dfrac{1}{4}\cdot S_{BAC}\)

Xét ΔCBA có \(\dfrac{CD}{CB}=\dfrac{CE}{CA}\left(=\dfrac{1}{2}\right)\)

nên DE//AB

=>ΔCDE~ΔCBA

=>\(\dfrac{S_{CDE}}{S_{CBA}}=\left(\dfrac{CD}{CB}\right)^2=\left(\dfrac{1}{2}\right)^2=\dfrac{1}{4}\)

=>\(S_{CDE}=\dfrac{1}{4}\cdot S_{CAB}\)

Xét ΔABC có \(\dfrac{AF}{AB}=\dfrac{AE}{AC}\left(=\dfrac{1}{2}\right)\)

nên FE//BC

=>ΔAFE~ΔABC

=>\(\dfrac{S_{AFE}}{S_{ABC}}=\left(\dfrac{AE}{AC}\right)^2=\left(\dfrac{1}{2}\right)^2=\dfrac{1}{4}\)

=>\(S_{AFE}=\dfrac{1}{4}\cdot S_{ABC}\)

Ta có: \(S_{AFE}+S_{BFD}+S_{CDE}+S_{FDE}=S_{ABC}\)

=>\(S_{FDE}=S_{ABC}-\dfrac{1}{4}\cdot S_{ABC}-\dfrac{1}{4}\cdot S_{ABC}-\dfrac{1}{4}\cdot S_{ABC}=\dfrac{1}{4}\cdot S_{ABC}\)

Bình luận (0)

Các câu hỏi tương tự
HV
Xem chi tiết
HT
Xem chi tiết
NA
Xem chi tiết
BQ
Xem chi tiết
LT
Xem chi tiết
NH
Xem chi tiết
H24
Xem chi tiết
AV
Xem chi tiết
H24
Xem chi tiết
NV
Xem chi tiết