Math Labs

Bài 2

Cho tam giác ABCABC và gọi MM, NN lần lượt là trung điểm các cạnh ABAB và ACAC. Lấy các điểm KK và LL lần lượt nằm hẳn bên trong các tam giác BMCBMC và BNCBNC, sao cho KK nằm hẳn bên trong tam giác ABLABL và LL nằm hẳn bên trong tam giác AKCAKC. Giả sử ∠KBA=∠ACL\angle KBA=\angle ACL, ∠LBK=∠LNC\angle LBK=\angle LNC, và ∠LCK=∠BMK\angle LCK=\angle BMK. Gọi OO là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác AKLAKL. Chứng minh rằng OM=ONOM=ON.
Bước 1 trên 4: Dịch ba điều kiện góc thành các tứ giác nội tiếp
X:=BK∩AC,Y:=CL∩AB ⟹ BYXC, MYXN, XNLB (ωB), YMKC (ωC) cyclicX:=BK\cap AC,\quad Y:=CL\cap AB\ \Longrightarrow\ BYXC,\ MYXN,\ XNLB\ (\omega_B),\ YMKC\ (\omega_C)\ \text{cyclic}
Phân tích chi tiết

Ta dùng góc và độ dài định hướng, nên các điểm trên phần kéo dài không cần tách trường hợp. Đặt X:=BK∩ACX:=BK\cap AC và Y:=CL∩ABY:=CL\cap AB. Giả thiết đầu cho ∠YBC=∠KBA=∠ACL=∠XCB\angle YBC=\angle KBA=\angle ACL=\angle XCB, nên BYXCBYXC nội tiếp theo tiêu chuẩn góc bằng nhau. Quan hệ trung điểm MN∥BCMN\parallel BC (đường trung bình của △ABC\triangle ABC) cùng với đẳng thức tích cát tuyến của đường tròn thứ nhất cho hai tích trên các đường qua M,Y và N,X bằng nhau, nên MYXNMYXN nội tiếp. Tiếp theo, ∠LBX=∠LBK=∠LNC=∠LNX\angle LBX=\angle LBK=\angle LNC=\angle LNX cho thấy XNLBXNLB nội tiếp; gọi đường tròn ngoại tiếp là ωB\omega_B. Tương tự, ∠YCK=∠LCK=∠BMK=∠YMK\angle YCK=\angle LCK=\angle BMK=\angle YMK cho thấy YMKCYMKC nội tiếp; gọi đường tròn ngoại tiếp là ωC\omega_C. Các giả thiết nằm hẳn bên trong giữ cho các điểm cần thiết phân biệt, còn góc định hướng xử lý mọi thứ tự trên đường thẳng.