Giải bài toán sau bằng cách lập phương trình:

Một người đi xe máy từ A đến B với vận tốc \(40\) km/h. Lúc về người đó tăng vận tốc thêm \(5\) km/h. Tính quãng đường AB, biết thời gian lúc về ít hơn thời gian lúc đi là \(20\) phút.

a) Xét \(\Delta ABC\) và \(\Delta HBA\) có:

\(\widehat {BAC} = \widehat {BHA} = 90^\circ \) và \(\widehat B\) là góc chung.

Do đó  $\Delta ABC\backsim \Delta HBA$(g.g).

b) Vì tam giác \(ABC\) vuông tại \(A,\) theo định lí Pythagore ta có: \(B{C^2} = A{B^2} + A{C^2} = {6^2} + {8^2} = 100.\)

Suy ra \(BC = 10{\rm{\;cm}}.\) Theo câu a),  nên \(\frac{{AC}}{{HA}} = \frac{{BC}}{{AB}}\) (tỉ số cạnh tương ứng).

Suy ra \(AH = \frac{{AB \cdot AC}}{{BC}} = \frac{{6 \cdot 8}}{{10}} = 4,8{\rm{\;cm}}{\rm{.}}\)

c) Xét \(\Delta ACD\) và \(\Delta HCE\) có:

\(\widehat {DAC} = \widehat {EHC} = 90^\circ \) và \(\widehat {ACD} = \widehat {HCE}\) (do \(CD\) là tia phân giác của \(\widehat {ACB}).\)

Do đó $\Delta ACD\backsim \Delta HCE$ (g.g).

Suy ra \[\frac{{AC}}{{HC}} = \frac{{AD}}{{HE}}\] (tỉ số cạnh tương ứng) nên \[\frac{{AC}}{{AD}} = \frac{{HC}}{{HE}}\] (*)

d) ⦁ Chứng minh tương tự câu a), ta cũng có:  $\Delta CAH\backsim \Delta CBA$ (g.g).

Mà $\Delta ABC\backsim \Delta HBA$ hay $\Delta CBA\backsim \Delta ABH$  nên $\Delta ABH\backsim \Delta CAH\left(\backsim \Delta CBA\right).$

Suy ra \[\frac{{BH}}{{AH}} = \frac{{AB}}{{CA}}\] (tỉ số cạnh tương ứng), do đó \[BH = \frac{{AB}}{{AC}} \cdot AH = \frac{6}{8} \cdot 4,8 = 3,6{\rm{\;cm}}.\]

Khi đó \[HC = BC - BH = 10 - 3,6 = 6,4{\rm{\;cm}}.\]

⦁ Ta có \(CD\) là phân giác \(\widehat {ACB}\) nên \(\frac{{CA}}{{CB}} = \frac{{DA}}{{DB}},\) do đó \[\frac{{AC}}{{AD}} = \frac{{BC}}{{BD}}.\]

Áp dụng tính chất của dãy tỉ số bằng nhau ta có:

\[\frac{{AC}}{{AD}} = \frac{{BC}}{{BD}} = \frac{{AC + BC}}{{AD + BD}} = \frac{{AC + BC}}{{AB}} = \frac{{8 + 10}}{6} = 3.\]

Suy ra \(AD = \frac{{AC}}{3} = \frac{8}{3}{\rm{\;cm}}\) và \[\frac{{HC}}{{HE}} = \frac{{AC}}{{AD}} = 3.\]

Khi đó \[HE = \frac{{HC}}{3} = \frac{{6,4}}{3} = \frac{{32}}{{15}}.\]

Ta có \[\frac{{{S_{\Delta ACD}}}}{{{S_{\Delta HCE}}}} = \frac{{\frac{1}{2}AD \cdot AC}}{{\frac{1}{2}HE \cdot HC}} = \frac{{AD \cdot AC}}{{HE \cdot HC}} = \frac{{\frac{8}{3} \cdot 8}}{{\frac{{32}}{{15}} \cdot 6,4}} = \frac{{25}}{{16}}.\]