Ta có: AM = bán kính đường tròn tâm A

BM = bán kính đường tròn tâm B

Mà 2 đường tròn này có bán kính bằng nhau

Do đó, AM = BM

Xét \(\Delta \)OAM và \(\Delta \)OBM có:

OA = OB( = bán kính đường tròn tâm O)

MA = MB (cmt)

OM chung

\( \Rightarrow \) \(\Delta \)OAM = \(\Delta \)OBM ( c.c.c)

\( \Rightarrow \) \(\widehat {AOM} = \widehat {BOM}\) ( 2 góc tương ứng)

Mà OM nằm giữa 2 tia OA và OB

\( \Rightarrow \) OM là tia phân giác của góc AOB.

Gọi BM, CN là 2 đường trung tuyến của \(\Delta ABC\)

\( \Rightarrow \)MA = MC = \(\dfrac{1}{2}\)AC; NA = NB = \(\dfrac{1}{2}\)AB

Vì \(\Delta ABC\) cân tại A nên AB = AC ( tính chất)

Do đó, AM = MC = NA = NB

Xét \(\Delta \)ANC và \(\Delta \)AMB, ta có:

AN = AM

\(\widehat A\) chung

AC = AB

\( \Rightarrow \)\(\Delta \)ANC = \(\Delta \)AMB (c.g.c)

\( \Rightarrow \) NC = MB ( 2 cạnh tương ứng)

Vậy 2 đường trung tuyến ứng với 2 cạnh bên của tam giác cân là hai đoạn thẳng bằng nhau.

Vì \(∆ABC\) có hai đường trung tuyến \(BM\) và \(CN\) cắt nhau ở \(G\)

\(\Rightarrow \) \(G\) là trọng tâm của tam giác \(ABC\).

\(\Rightarrow  GB = \dfrac{2}{3}BM\); \(GC = \dfrac{2}{3}CN\) ( tính chất đường trung tuyến trong tam giác)

Mà \(BM = CN\) (giả thiết) nên \(GB = GC.\)

Tam giác \(GBC\) có \(GB = GC\) nên \(∆GBC\) cân tại \(G\).

\(\Rightarrow \) \(\widehat{GCB} = \widehat{GBC}\) (Tính chất tam giác cân).

Xét \(∆BCN\) và \(∆CBM\) có: 

+) \(BC\) là cạnh chung

+) \(CN = BM\) (giả thiết)

+) \(\widehat{GCB} = \widehat{GBC}\) (chứng minh trên)

Suy ra \(∆BCN = ∆CBM\) (c.g.c)

 \(\Rightarrow \) \(\widehat{NBC} = \widehat{MCB}\) (hai góc tương ứng).

\(\Rightarrow ∆ABC\) cân tại \(A\) (tam giác có hai góc bằng nhau là tam giác cân)

Vì G là trọng tâm của \(\Delta ABC\) nên \(BG = \dfrac{2}{3}BN,CG = \dfrac{2}{3}CP\)

Ta có: \(GN = BN – BG = BN - \dfrac{2}{3}BN = \dfrac{1}{3}BN;\\ GP = CP – CG = CP - \dfrac{2}{3}CP = \dfrac{1}{3}CP\)

Do đó, \(BN = 3. GN ; CP = 3. GP\)

Như vậy, \(BG = \dfrac{2}{3}BN = \dfrac{2}{3}.3.GN = 2GN;\\CG = \dfrac{2}{3}CP = \dfrac{2}{3}.3.GP = 2GP\)

Vậy \(BG = \dfrac{2}{3}BN,CG = \dfrac{2}{3}CP\);

\(BG = 2GN; CG = 2GP\).

Vì \(\Delta ABC\) đều nên AB = AC = BC (tính chất tam giác đều)

Vì I là điểm cách đều 3 cạnh của tam giác nên là giao điểm của 3 đường phân giác của tam giác ABC

Áp dụng ví dụ 2, ta được, AI là đường trung tuyến của \(\Delta ABC\)

Tương tự, ta cũng được BI, CI là đường trung tuyến của \(\Delta ABC\)

Vậy I là giao điểm của ba đường đường trung tuyến của \(\Delta ABC\) nên I là trọng tâm của \(\Delta ABC\).

Chú ý:

Với tam giác đều, giao điểm của 3 đường trung tuyến cũng là giao điểm của 3 đường phân giác.

Xét tam giác ABC có 2 đường phân giác của tam giác cắt nhau điểm I nên đường phân giác còn lại của tam giác cũng đi qua điểm I ( tính chất đồng quy của 3 đường phân giác)

Vậy CI có là đường phân giác của góc C.

Ba nếp gấp đi qua cùng một điểm.

Từ mỗi đỉnh của tam giác, ta kẻ được 1 đường phân giác của tam giác nên mỗi tam giác có 3 đường phân giác.

Cắt mảnh bìa hình tam giác. Kẻ 2 đường trung tuyến của tam giác ABC, chúng cắt nhau tại G.

Đặt mảnh bìa đó lên một giá nhọn tại trọng tâm G thì thấy mảnh bìa thăng bằng.

\(B=\left(\dfrac{1}{2^2}-1\right)\left(\dfrac{1}{3^2}-1\right)\left(\dfrac{1}{4^2}-1\right)...\left(\dfrac{1}{2020^2}-1\right)\)

\(B=\left(\dfrac{1}{2^2}-\dfrac{2^2}{2^2}\right)\left(\dfrac{1}{3^2}-\dfrac{3^2}{3^2}\right)....\left(\dfrac{1}{2020^2}-\dfrac{2020^2}{2020^2}\right)\)

\(B=\left(\dfrac{1-2^2}{2^2}\right)\left(\dfrac{1-3^2}{3^2}\right)...\left(\dfrac{1-2020^2}{2020^2}\right)\)

\(B=\dfrac{\left(1-2\right)\left(1+2\right)}{2^2}\cdot\dfrac{\left(1-3\right)\left(1+3\right)}{3^2}....\cdot\dfrac{\left(2020-1\right)\left(2020+1\right)}{2020^2}\) 

\(B=\dfrac{-1\cdot3}{2^2}\cdot\dfrac{-2\cdot4}{3^2}\cdot\dfrac{-3\cdot5}{4^2}\cdot....\cdot\dfrac{-2019\cdot2021}{2020}\)

\(B=\dfrac{-1\cdot-2\cdot-3\cdot...\cdot-2019}{2\cdot3\cdot4\cdot....\cdot2020}\)

\(B=\dfrac{-1\cdot-1\cdot-1\cdot....\cdot-1}{1}\)

\(B=-1\) (2019 số -1) 

Mà: \(-1< \dfrac{1}{2}\)

\(\Rightarrow B< \dfrac{1}{2}\)

 \(\dfrac{1}{2^2}\); \(\dfrac{1}{3^2}\);...;\(\dfrac{1}{2020^2}\) < 1 ⇒ 0 > \(\dfrac{1}{2^2}\) - 1 > \(\dfrac{1}{3^2}\) - 1 >..> \(\dfrac{1}{2020^2}\) - 1

Xét dãy số 2; 3; 4;...; 2020 dãy số này có số số hạng là:

        (2020 - 2):1 + 1 = 2019 (số hạng)

Vậy B là tích của 2019 số âm nên B < 0 ⇒ B < \(\dfrac{1}{2}\)

Cách 1: Tìm giao điểm của 2 đường trung tuyến.

Cách 2: Vẽ 1 đường trung tuyến. Lấy điểm G cách đỉnh một khoảng bằng \(\dfrac{2}{3}\)độ dài đường trung tuyến đi qua đỉnh đó. Ta được G là trọng tâm tam giác.