Tám đường thẳng nối các đỉnh của một hình bình hành với trung điểm của các cạnh không qua đỉnh ấy cắt nhau, tạo thành một hình 8 cạnh. Chứng minh rằng diện tích của hình 8 cạnh này = 1/6 diện tích hình bình hành đã cho.
- Gọi tứ giác đó là ABCD, với diện tích bằng: S.
- Gọi diện tích hình bát giác (hình tám cạnh) là: \[{S}_{batgiac}\].
- Gọi 4 điểm: E, F, H, G lần lượt là các trung điểm của các cạnh: AD, BC, AB, CD ;
- Gọi 8 điểm: M, N, I, K, R, Q, P, L lần lượt là giao điểm của các cặp cạnh: AG và DH, BE và DH, BE và AF, AF và CH, CH và BG, BG và DF, DF và CE, CE và AG.
Ta có \[{S}_{ABE}={S}_{ADH}=\frac{1}{4}S\].
Vì \[ EH//BD,EH=\frac{1}{2}BD\] suy ra tỷ lệ: \[\frac{EH}{BD}=\frac{EN}{BN}=\frac{HN}{DN}=\frac{1}{2}\Leftrightarrow \frac{EN}{BE}=\frac{HN}{DH}=\frac{1}{3}\],
Từ đây ta có: \[\frac{EN}{BE}=\frac{{S}_{ANE}}{{S}_{ABE}}=\frac{HN}{DH}=\frac{{S}_{ANH}}{{S}_{ADH}}=\frac{1}{3} \Rightarrow {S}_{ANE}={S}_{ANH}=\frac{1}{12}S\]
Xét \[\Delta AND\] , có NE là trung tuyến chia đôi diện tích của \[\Delta AND\], nên \[{S}_{ANE}={S}_{DNE}=\frac{1}{2}{S}_{AND}=\frac{1}{12}S\].
Xét \[\Delta ANB\] , có NH là trung tuyến chia đôi diện tích của \[\Delta ANB\], nên \[{S}_{ANH}={S}_{BNH}=\frac{1}{2}{S}_{ANB}=\frac{1}{12}S\].
Vậy \[{S}_{ANE}={S}_{ANH}={S}_{DNE}={S}_{BNH}=\frac{1}{12}S\].
Vì I là trung điểm BE (vì là giao điểm của hai đường chéo trong hình bình hành ABFE) nên HI // DE. Xét \[\Delta HNI \approx \Delta DNE\], ta có tỷ lệ:
\[\frac{HI}{DE}=\frac{HN}{DN}=\frac{IN}{EN}=\frac{1}{2} \Leftrightarrow \frac{{S}_{HNI}}{{S}_{DNE}}=\frac{{HI}^{2}}{{DE}^{2}}=\frac{1}{4} \Rightarrow {S}_{HNI}=\frac{1}{4}{S}_{DNE}=\frac{1}{4}.\frac{1}{12}S=\frac{1}{48}S\].
Vì M là trung điểm DH (vì là giao điểm của hai đường chéo trong hình bình hành AHGD) nên EM // HB. Xét \[\Delta ENM \approx \Delta BNH\], ta có tỷ lệ:
\[\frac{EM}{HB}=\frac{EN}{BN}=\frac{MN}{HN}=\frac{1}{2} \Leftrightarrow \frac{{S}_{ENM}}{{S}_{BNH}}=\frac{{EM}^{2}}{{HB}^{2}}=\frac{1}{4} \Rightarrow {S}_{ENM}=\frac{1}{4}{S}_{BNH}=\frac{1}{4}.\frac{1}{12}S=\frac{1}{48}S\].
Vậy
\[{S}_{AHINME}={S}_{ANE}+{S}_{ANH}+{S}_{ENM}+{S}_{HNI}=2.\frac{1}{12}S+2.\frac{1}{48}S=\frac{5}{24}S\].
Giải tương tự như trên, ta sẽ tính được: \[{S}_{BHIKRF}={S}_{CFRQPG}={S}_{DGPLME}=\frac{5}{24}S\].
Vậy \[ {S}_{batgiac}=S-\left({S}_{AHINME}+{S}_{BHIKRF}+{S}_{CFRQPG}+{S}_{DGPLME} \right)=S-4.\frac{5}{24}S=S-\frac{5}{6}S=\frac{1}{6}S\].
Kết luận: \[{S}_{batgiac}=\frac{1}{6}{S}_{ABCD}\].