Bài IV
1. Chứng minh
là hình chữ nhật:
và
là các đường kính của đường tròn
nên cắt nhau tại tâm
là trung điểm mỗi đường. Do đó
là hình bình hành.
Mặt khác
là góc nội tiếp chắn nửa đường tròn nên
. Vậy
là hình chữ nhật.
2. Chứng minh
thuộc cùng một đường tròn:
Do
(góc nội tiếp chắn cùng một dây cung)
(Do tam giác
vuông tại
)
.
Mặt khác
nên
tứ giác
là tứ giác nội tiếp (tổng hai góc đối bằng
) hay bốn điểm
nằm trên cùng một đường tròn.
3. Chứng minh
là trung điểm của
và
song song với
:
Do
là trung điểm của
,
là trung điểm của
nên
song song với
Mặt khác
nên
song song với
. Do
là trung điểm
nên
là trung điểm của
.
Từ chứng minh trên suy ra
và
. Suy ra
và
là các tiếp tuyến của đường tròn tại
và
.
Do tam giác
vuông tại
nên
Tương tự ta có
. Như vậy ta có
. Mà hai góc này ở vị trí đồng vị. Từ đây ta suy ra
song song với
4. Tìm vị trí của
để diện tích
nhỏ nhất:
Ta có
Do
và
nên
. Khi đó
Gọi
là trung điểm
, ta có
Gọi
là chân đường vuông góc kẻ từ
đến
thì
Khi đó
. Do
là đường kính của
nên
nhỏ nhất khi và chỉ khi
nhỏ nhất.
Mặt khác,
và
nên
nhỏ nhất khi và chỉ khi
trùng với
và
trùng với
. Khi đó
song song với
hay
vuông góc với
.