Tam giác ABC có \(A B=c, B C=a, C A=b\). Các cạnh a, b, c liên hệ với nhau bởi đẳng thức \(a^{2}+b^{2}=5 c^{2}\) . Góc giữa hai trung tuyến AM và BN là góc nào?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi G là trọng tâm tam giác ABC. Ta có:
\(A M^{2}=\frac{A C^{2}+A B^{2}}{2}-\frac{B C^{2}}{4}=\frac{b^{2}+c^{2}}{2}-\frac{a^{2}}{4} \Rightarrow A G^{2}=\frac{4}{9} A M^{2}=\frac{2\left(b^{2}+c^{2}\right)}{9}-\frac{a^{2}}{9}\)
\(B N^{2}=\frac{B A^{2}+B C^{2}}{2}-\frac{A C^{2}}{4}=\frac{c^{2}+a^{2}}{2}-\frac{b^{2}}{4} \Rightarrow G N^{2}=\frac{1}{9} B N^{2}=\frac{c^{2}+a^{2}}{18}-\frac{b^{2}}{36}\)
Trong tam giác AGN ta có:
\(\begin{aligned} &\cos A G N=\frac{A G^{2}+G N^{2}-A N^{2}}{2 . A G \cdot G N}=\frac{\frac{2\left(b^{2}+c^{2}\right)}{9}-\frac{a^{2}}{9}+\frac{c^{2}+a^{2}}{18}-\frac{b^{2}}{36}-\frac{b^{2}}{4}}{2 \cdot \sqrt{\frac{2\left(b^{2}+c^{2}\right)}{9}-\frac{a^{2}}{9} \cdot \sqrt{\frac{c^{2}+a^{2}}{18}}-\frac{b^{2}}{36}}}\\ &=\frac{\frac{2\left(b^{2}+c^{2}\right)}{9}-\frac{a^{2}}{9}+\frac{c^{2}+a^{2}}{18}-\frac{b^{2}}{36}-\frac{b^{2}}{4}}{2 \cdot \sqrt{\frac{2\left(b^{2}+c^{2}\right)}{9}-\frac{a^{2}}{9} \cdot \sqrt{\frac{c^{2}+a^{2}}{18}}-\frac{b^{2}}{36}}}=\frac{10 c^{2}-2\left(a^{2}+b^{2}\right)}{36 \cdot 2 \cdot \sqrt{\frac{2\left(b^{2}+c^{2}\right)}{9}-\frac{a^{2}}{9} \cdot \sqrt{\frac{c^{2}+a^{2}}{18}-\frac{b^{2}}{36}}}}=0\\ &\Rightarrow \widehat{ A G N}=90^{\circ} \end{aligned}\)