Bài 20 - Hình Thang
a) Chứng minh $AD$ là tia phân giác của $\widehat{HAC}$.
b) Trên cạnh $AC$ lấy điểm $E$ sao cho $AE = AH$. Vẽ $HK \perp AC$ tại $K$. Chứng minh rằng tứ giác $HKED$ là hình thang.
c) Gọi $I$ là giao điểm của $HK$ và $AD$, đường thẳng $EI$ cắt $AH$ tại $F$. Chứng minh rằng tứ giác $HFEC$ là hình thang.
các em cần quan sát, nhận xét để có hướng giải:
Khi thấy $BD = BA$, ngay lập tức nhớ đến tam giác cân ($\Delta BAD$ cân tại $B$). Trong tam giác cân, hai góc ở đáy bằng nhau: $\widehat{BAD} = \widehat{BDA}$.
Muốn chứng minh tia phân giác, ta cần chứng minh hai góc bằng nhau.
Muốn chứng minh hình thang, ta cần chứng minh hai cạnh đối song song.
LỜI GIẢI VÀ GIẢI THÍCH CHI TIẾT CHO CÁC EM DỄ HIỂU NHÉ
a) Chứng minh $AD$ là tia phân giác của $\widehat{HAC}$
Để chứng minh $AD$ là phân giác của $\widehat{HAC}$, ta cần chứng minh: $\widehat{HAD} = \widehat{DAC}$.
Xét $\Delta ABD$ có $BA = BD$ (gt) $\Rightarrow \Delta ABD\text{ cân tại } B \Rightarrow \widehat{BAD} = \widehat{D_1}$

Xét $\Delta AHD$ vuông tại $H$ ta có: $ \widehat{D_1} + \widehat{A_2} = 90^\circ $
Mà $\widehat{BAD} = \widehat{D_1}$ (cmt)
Suy ra $\widehat{A_1} = \widehat{A_2}$
Mà tia $AD$ nằm trong góc $HAC$ nên $AD$ là tia phân giác của $\widehat{HAC}$
b) Chứng minh tứ giác $HKED$ là hình thang
Để chứng minh $HKED$ là hình thang, ta cần chứng minh: $ED // HK$.
Các em chú ý mình đã có 1 đường vuông góc HK $\perp$ AC, vậy cần chứng minh DE $\perp$ AC, ta lại có AH $\perp$ BC, vậy bài toán trở thành chứng minh 2 tam giác bằng nhau rồi suy ra 2 góc tương ứng bằng nhau và bằng $90^\circ $ mình làm nhiều ở lớp 7 rồi
Xét $\Delta AHD$ và $\Delta AED$ ta có
$AH = AE$ (gt).
$\widehat{A_2} = \widehat{A_1}$ (cmt).
$AD$ là cạnh chung.
$\Rightarrow \Delta AHD = \Delta AED \text{ (c.g.c)}$Suy ra $\widehat{AHD} = \widehat{AED}$ (2 góc tương ứng)
Mà $\widehat{AHD} = 90^\circ$ (do $AH \perp BC$).
$\Rightarrow \widehat{AED} = 90^\circ \Rightarrow ED \perp AC$mà $HK \perp AC$ $\Rightarrow ED // HK$ (từ vuông góc đến song song)
(Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thứ ba thì chúng song song với nhau.)
Tứ giác $HKED$ có $ED // HK$ (cmt) nên Tứ giác $HKED$ là hình thang
c) Chứng minh tứ giác $HFEC$ là hình thang
Để chứng minh $HFEC$ là hình thang, ta cần chứng minh: $FE // BC$ (hay $FE // HC$).
Các em chú ý mình đã có 1 đường vuông góc CH $\perp$ AH, vậy cần chứng minh EF $\perp$ AH, ta lại có HK $\perp$ AC, vậy bài toán trở thành chứng minh I là trực tâm của tam giác AHE, việc chứng minh AD $\perp$ HE dựa vào tính chất đường trung trực mình làm nhiều ở lớp 7 rồi
Ta có $\Delta AHD = \Delta AED$ (cmt) suy ra $DH = DE$ (2 cạnh tương ứng) suy ra D nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng HE.
$AH = AE$ (gt) suy ra A nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng HE.
Do đó AD là đường trung trực của đoạn thẳng HE $\Rightarrow$ AD $\perp$ HE
$\Delta AHE$ có đường cao HK (HK $\perp$ AC) và đường cao AD (AD $\perp$ HE) cắt nhau tại I suy ra I là trực tâm của $\Delta AHE$ nên đường thẳng đi qua đỉnh E và trực tâm I phải vuông góc với cạnh đối diện AH, do đó EF $\perp$ AH
Mà CH $\perp$ AH nên $\Rightarrow EF // CH$ (từ vuông góc đến song song)
(Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thứ ba thì chúng song song với nhau.)
Tứ giác $HFEC$ có $EF // CH$ (cmt) nên Tứ giác $HFEC$ là hình thang