Sáng kiến kinh nghiệm Các cách khác nhau để chứng minh định lý: “ Trong tam giác đường phân giáccủamột góc chiacạnh đối diện thành hai đoạn thẳngtỉlệvới haicạnhkề hai đoạn ấy .”

A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Khi dạy định lý hình học giáo viên thường cho học sinh đọc định lý, ghi giả thiết, kết luận và chứng minh theo hướng dẫn của sách giáo khoa đã trình bày. Ít có giáo viên hướng dẫn cho học sinh tìm ra cách chứng minh hay hoặc khai thác tư duy của học sinh qua việc đề ra nhiều phương án vẽ thêm hình phụ để chứng minh định lý, vận dụng định lý để khai thác những bài toán liên quan. Không làm được điều đó vì lý do khách quan là thời gian trên lớp còn hạn chế, thời gian chuẩn bị bài của giáo viên cũng không nhiều, mặt khác cũng có những giáo viên chưa tâm huyết, chưa chịu suy nghĩ. Đối với học sinh thì thường mang tính lệ thuộc sách giáo khoa, hầu hết không nghĩ đến việc suy nghĩ để phát hiện đề xuất cách chứng minh mới. Trước yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, ngoài nhiệm vụ dạy chữ, dạy người còn phải biết khơi dậy niềm đam mê học tập, có khả năng tư duy sáng tạo trong quá trình nghiên cứu. Vì thế mỗi một giáo viên cần phải tập cho học sinh khi chứng minh định lý phải xem xét một cách toàn diện, vận dụng hết lượng kiến thức dã học có liên quan đến định lý để phát hiện kẻ thêm hình phụ và đề xuất những hướng chứng minh khác nhau. Từ đó biết xâu chuỗi kiến thức một cách lôgíc và biết vận dụng định lý đó vào giải quyết các bài toán. Sau đây tôi xin trình bày các cách khác nhau để chứng minh định lý: “ Trong tam giác đường phân giác của một góc chia cạnh đối diện thành hai đoạn thẳng tỉ lệ với hai cạnh kề hai đoạn ấy.”(Sách giáo khao Toán 8- Tập 2) Và vận dụng công thức đường phân giác vào giải toán. B. NỘI DUNG: I. Một số cách chứng minh định lý: “ Trong tam giác đường phân giác của một góc chia cạnh đối diện thành hai đoạn thẳng tỉ lệ với hai cạnh kề hai đoạn ấy.” Không mất tính tổng quát, ta xét tam giác ABC có phân giác AD ( D thuộc BC), ABC ³ ACB. Ta cần chứng minh: (*) DB DB AC AB = PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version E F D A B C D E A B C M N H D A B C Cách 1: (SGK Toán 8 - tập 2,trang 66) Qua B vẽ đường thẳng song song với AC, cắt đường thẳng AD tại E.(Hình 1) Cách 2: Nếu nghĩ đến chứng minh hệ thức này bằng tam giác đồng dạng, thì phải tạo ra một cặp tam giác đồng dạng với tam giác ACD bằng (Hình 1) cách dựng BE(E thuộc AD) sao cho ABE = ACD (Hình 2) Thật vậy: Ta có DABE •? DACD (g-g) Suy ra : ; AEB = ADC •BDE = BED A •DBDE cân tại B • BD = BE (2). Từ (1) và (2 ) suy ra (Đpcm) E Cách 3: Dựng BE ^ AD, CF ^ AD ( E,F thuộc AD, B D C hình 3) ta lại có cách chứng minh khác: (Hình 2) Ta có DABE •? DACF (g-g), DBDE •? DCDF(g-g) Suy ra: Cách 4: Dựng AH ^ BC, DM ^ AB, DN •AC (H,M,N lần lượt thuộc BC, AB, AC, Hình 4) (Hình 3) áp dụng phương pháp diện tích ta cũng chứng minh được định lý Ta có DADM = DAND (Cạnh huyền góc nhọn) Suy ra DM = DN, do đó : (Hình 4) )1( DC EB AC AB = DC DB FC EB AC AB == AC AB ACDN ABDM ACDS ABDS == . . )( )( PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version F E D A B C E D A B C Lại có: Từ đó suy ra (đpcm) Cách 5: Vẽ đường thẳng qua B song song với AD Cắt đường thẳng AC tại E (Hình 5) Khi đó xét DCBE, AD // BE, ta có A Cũng vì AD // BE mà AD lại là phân giác của góc BAC, dễ dàng chứng minh được AEB = ABE • DABE cân tại A suy ra AB = AE (1). Từ (1) và (2) suy ra (*). (Hình 5) Cách 6: Qua D dựng các đường thẳng song song với AB, AC, lần lượt căt AB, AC ở F, E (hình 6) . Ta có : DBFD •? DDEC (g-g) Suy ra: CEDE DFBF CE DF DE BF DC BD + + === . Mặt khác: Dễ thấy AEDF là hình thoi nên suy ra, AC AB DC BD = (Đpcm) (Hình 6) Với các cách kẻ hình phụ sau chúng ta có thể tiếp tục chứng minh định lý trên bằng các cách khác nhau. Cách 7: Qua D dựng đường thẳng song song với AB, qua A dựng đưởng thẳng song song với BC, hai đưởng thẳng này cắt nhau tại E. DE cắt AC tại F. DC DB DCAH DBAH ACDS ABDS == . . )( )( )1( AC AE DC DB = PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version cb a cb BC cb CDBD b CD c BD + = + = + + == Cách 8: Trong tam giác ABC dựng hai đưởng cao CE và BF, chúng lần lượt cắt nhau tại K và H. Đường thẳng qua C song song AD cắt BF tại I. Cách 9: Dựng qua B đường thẳng vuông góc với AB; Dựng qua C đưởng thẳng vuông góc AC, hai đưởng thẳng này cắt nhau tại K. AD cắt BK, CK lần lượt tại E và F. Dựng qua B đưởng thẳng song song với AD cắt CK tại G . Cách 10: Qua B; C dựng các đường thẳng song song với AD cắt đường thẳng qua D song song với AC lần lượt tại F và E. Đường thẳng qua F song song AB cắt AD tại M II. Vận dụng công thức đường phân giác của tam vào giải toán 1. Công thức đường phân giác trong của tam giác: Để tính độ dài AD = da theo các cạnh BC = a, AC = b ,AB = c trước hết tính BD, CD. Theo tính chất đường phân giác trong ta có: Từ đó có )1( cb acBD + = và )2( cb abCD + = . Trong nửa mặt phẳng bờ BC không chứa A dựng tia CK sao cho BCK = BAD, tia CK cắt tia AD ở K (h. 7). Ta có ADB = CDK và ABD = CKD. Từ đó DABD •? DCKD, Suy ra KD CD BD AD = ó AD.DK = BD.CD. DABD •? DAKC suy ra AC AK AD AB = ó AB.AC = AD.AK. Từ hai đẳng thức trên có AD.AK – AD.DK = AB.AC – BD.CD. Chú ý rằng AK – DK = AD nên AD2 = AB.AC – BD.CD hay 2ad = bc – BD.CD (3). Từ (1), (2) và (3) suy ra 2ad = bc - 2 2 )( cb bca + (4) Hình 7 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Hay 2ad = bc ( 2 2 )( 1 cb a + - ) (5) Để ý rằng (b + c)2 – a2 = (b + c + a)(b + c – a) = 2p(2p – 2a) = 4p(p – a), nên từ (5) có 2 ad = 2)( )(4 cb bcapp + - hay 2ad = )( 2 apbcp cb - + (6) Từ (4), (5) và (6) với chú ý là (b + c)2 > 4bc ta có các bất đẳng thức đối với độ dài đường phân giác của tam giác: bcdabc a <£- 2 2 4 (7) và 2ad < p(p – a) (8). Đẳng thức ở (8) xảy ra khi và chỉ khi AB = AC. Đối với db, dc có các công thức tương tự. 2. Một số bài toán ứng dụng công thức đường phân giác : Bài toán 1: Gọi da ,db, dc là độ dài 3 đường phân giác của tam giác ABC với 3 cạnh : AB + BC + AC = a + b + c = 2p chứng minh rằng: a) ab + bc + ca - 2222222 )( 4 1 pdddcba cba £++£++ b) da + db + dc ≤ p 3 Hướng dẫn giải: Từ công thức (8) ta có : 222 cba ddd ++ ≤ p(p-a) + p(p-b) + p(p-c) = 3p 2 – 2p2 = p2 áp dụng công thức (7) ta được : 222 cba ddd ++ ³ (ab + bc + ca) - )(4 1 222 cba ++ áp dụng BĐT bu-nhi-a-côp-xki và câu a) ta có :( cba ddd ++ ) 2 £ 3( 222 cba ddd ++ )£3p 2 Từ đó suy ra (Đpcm) Cả hai câu a) và b) dấu bằng xẩy ra khi tam giác ABC đều. Bài toán 2: Chứng minh rằng tam giác ABC cân đáy BC nếu hai phân giác trong BE và CF bằng nhau Hướng dẫn giải: Ta chứng minh trực tiếp khi sử dụng công thức (4) PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Dựa vào giả thiết ta có: db = dc • 22 cb dd = • ac - 2 2 2 2 )()( ba abcab ca acb + -= + • c-b + bc( 2)( ba c + - 2)( ca b + ) = 0. => c – b + bc. 0 )()( )(2)( 22 22233 = ++ -+-+- caba bcabcabc => (c – b)(1 + bc. 0) )()( )(2 22 222 = ++ +++++ caba bcaabcbc => c= b hay AB = AC C. KẾT LUẬN: Trong quá trình giảng dạy bộ môn hình học, đặc biệt khi dạy định lý, ngoài việc cung cấp kiến thức cho học sinh thì cần có ý thức dạy phương pháp tư duy sáng tạo cho học sinh. Trong điều kiện và khả năng cho phép giúp gho học sinh phân tích, liên hệ để tìm ra các cách chứng minh khác nhau và các con đường vận dụng định lý vào giải toán. Trong những năm học vừa qua tôi đã thể nghiệm vấn đề này cho học sinh khối 8 và đã góp phần bồi dưỡng được đội ngũ HSG Huyện, Tỉnh khá cho ngành GD huyện nhà. Nhưng điều quan trọng hơn với cách thực hiện đó trước mắt chưa hiện hữu kết quả song chắc chắn sẽ giúp học sinh phát triển trí tuệ và rèn luyện khả năng lao động sáng tạo, đặc biệt là đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay. Thanh Chương, tháng 5 năm 2008 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version