Câu hỏi
Cho \(\Delta ABC,\) trên các cạnh \(AB,\,\,BC,\,\,CA\) ta lấy lần lượt các điểm \(M,\,\,N,\,\,P\) sao cho \(\frac{{AM}}{{AB}} = \frac{{BN}}{{BC}} = \frac{{CP}}{{CA}}\). Chứng minh rằng hai \(\Delta ABC\) và \(\Delta MNP\) có cùng trọng tâm.
Lời giải chi tiết:
Giả sử \(\frac{{AM}}{{AB}} = k\) suy ra \(\overrightarrow {AM} = k\overrightarrow {AB} ;\,\,\overrightarrow {BN} = k\overrightarrow {BC} ;\,\,\overrightarrow {CP} = k\overrightarrow {CA} \).
Cách 1: Gọi \(G,\,\,G'\) lần lượt là trọng tâm \(\Delta ABC\) và \(\Delta MNP.\)
Suy ra \(\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC}=\vec{0};\,\,\overrightarrow{G'M}+\overrightarrow{G'N}+\overrightarrow{G'P}=\vec{0}\,\,\,\,\left( * \right)\)
Ta có: \(\overrightarrow{AM}=k\overrightarrow{AB}\Leftrightarrow \overrightarrow{AG}+\overrightarrow{GG'}+\overrightarrow{G'M}=k\overrightarrow{AB}\)
Tương tự \(\left\{ \begin{align}& \overrightarrow{BG}+\overrightarrow{GG'}+\overrightarrow{G'N}=k\overrightarrow{BC} \\ &\overrightarrow{CG}+\overrightarrow{GG'}+\overrightarrow{G'P}=k\overrightarrow{CA} \\\end{align} \right..\)
Cộng vế với vế từng đẳng thức trên ta được
\(\left( {\overrightarrow {AG} + \overrightarrow {BG} + \overrightarrow {CG} } \right) + 3\overrightarrow {GG'} + \left( {\overrightarrow {G'M} + \overrightarrow {G'N} + \overrightarrow {G'P} } \right) = k\left( {\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {BC} + \overrightarrow {CA} } \right)\)
Kết hợp với (*) ta được \(\overrightarrow{GG'}=\vec{0}\). Suy ra điều phải chứng minh.
Cách 2 : Gọi \(G\) là trọng tâm \(\Delta ABC \Rightarrow \overrightarrow {GA} + \overrightarrow {GB} + \overrightarrow {GC} = \vec 0.\)
Ta có: \(\overrightarrow {GM} + \overrightarrow {GN} + \overrightarrow {GP} = \overrightarrow {GA} + \overrightarrow {AM} + \overrightarrow {GB} + \overrightarrow {BN} + \overrightarrow {GC} + \overrightarrow {CP} \)
\( = \overrightarrow {AM} + \overrightarrow {BN} + \overrightarrow {CP} = k\overrightarrow {AB} + k\overrightarrow {BC} + k\overrightarrow {CA} = k\left( {\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {BC} + \overrightarrow {CA} } \right) = \vec 0\)
Vậy hai tam giác \(ABC\) và \(MNP\) có cùng trọng tâm.