Chứng minh và giải thích tính chất của các hình chữ nhật và hình thoi trong tam giác vuông
Trong bài toán này, chúng ta được cho một tam giác vuông \( \triangle ABC \) với \( AB < AC \). Chúng ta cần chứng minh và giải thích tính chất của hai hình chữ nhật và hình thoi có liên quan đến tam giác này. Đầu tiên, chúng ta vẽ đoạn thẳng \( MD \) vuông góc với \( AB \) tại điểm \( D \) và đoạn thẳng \( ME \) vuông góc với \( AC \) tại điểm \( E \). Chúng ta cần chứng minh rằng \( ADME \) là một hình chữ nhật. Để chứng minh điều này, chúng ta sẽ sử dụng tính chất của trung điểm. Vì \( M \) là trung điểm của \( BC \), ta có \( BM = MC \). Vì tam giác \( ABC \) là tam giác vuông, ta có \( \angle BAC = 90^\circ \). Do đó, \( \angle BMD = \angle CME = 90^\circ \). Vì \( MD \) và \( ME \) là đường cao của tam giác \( ABD \) và \( ACE \) tương ứng, ta có \( AD = ME \) và \( AE = MD \). Từ đó, ta có \( AD = ME \) và \( AE = MD \), cho thấy \( ADME \) là một hình chữ nhật. Tiếp theo, chúng ta cần chứng minh rằng \( AMCF \) là một hình thoi. Để làm điều này, chúng ta sẽ sử dụng tính chất của điểm đối xứng. Gọi \( F \) là điểm đối xứng của \( M \) qua \( E \). Điểm đối xứng của một điểm qua một đường thẳng là điểm nằm trên đường thẳng đó và cách điểm ban đầu một khoảng bằng khoảng cách của điểm ban đầu đến đường thẳng. Vì \( E \) là trung điểm của \( AC \), ta có \( AE = EC \). Do đó, \( F \) nằm trên đường thẳng \( AC \) và \( AF = FC \). Từ đó, ta có \( AM = MF \) và \( AF = MC \), cho thấy \( AMCF \) là một hình thoi. Tóm lại, chúng ta đã chứng minh được rằng \( ADME \) là một hình chữ nhật và \( AMCF \) là một hình thoi trong tam giác vuông \( \triangle ABC \). Các tính chất này có thể được giải thích dựa trên tính chất của trung điểm và điểm đối xứng.