Hình học 9 • Bài 14: Cung & Dây đường trònCâu hỏi 1 / 12
Phần 1 • Khái niệm cơ bản
Đoạn thẳng nối hai điểm trên đường tròn
Lấy hai điểm phân biệt \(A\) và \(B\) bất kì trên đường tròn tâm \(O\) bán kính \(R\). Đoạn thẳng \(AB\) được gọi là gì, và khi đoạn thẳng này đi qua tâm \(O\) thì nó có tên gọi đặc biệt nào cùng độ dài bằng bao nhiêu?
💡 Gợi ý Socratic:
Cung tròn là phần đường cong của đường tròn, còn đoạn thẳng thẳng tắp nối hai điểm \(A, B\) được gọi là gì? Mặt khác, đường kính gồm 2 bán kính ghép lại nên độ dài của nó có phải chỉ là \(R\)?
💡 Gợi ý Socratic:
Bán kính là đoạn thẳng nối từ tâm \(O\) tới một điểm trên đường tròn. Ở đây \(A\) và \(B\) đều nằm trên đường tròn, nên đoạn \(AB\) được gọi là gì trong thực tế giống như sợi dây buộc ở hai đầu cây cung?
💡 Gợi ý Socratic:
Đoạn thẳng đi qua tâm \(O\) gồm 2 đoạn bán kính \(OA\) và \(OB\) hợp lại (\(OA = R, OB = R\)). Độ dài của nó là phép cộng \(R + R\) hay phép nhân lũy thừa \(R^2\)?
Cốt lõi kiến thức
Dây và Đường kính của đường tròn
• Đoạn thẳng nối hai điểm tuỳ ý của một đường tròn gọi là dây (hay dây cung) của đường tròn.
• Dây đi qua tâm được gọi là đường kính. Đường tròn bán kính \(R\) có đường kính dài bằng \(2R\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 1 • Định lí so sánh dây và đường kính
Tại sao đường kính luôn là dây lớn nhất?
Xét một dây \(AB\) không đi qua tâm của đường tròn \((O; R)\). Dựa vào quan hệ nào giữa các cạnh trong tam giác \(OAB\) để chứng minh khẳng định \(AB < 2R\)?
💡 Gợi ý Socratic:
Tam giác \(OAB\) tạo bởi tâm \(O\) và hai điểm bất kì có chắc chắn luôn là tam giác vuông không? Cần dùng một định lí đúng cho mọi tam giác thường nối 3 điểm \(O, A, B\)!
💡 Gợi ý Socratic:
Góc ở tâm \(\widehat{AOB}\) có thể nhọn, vuông hoặc tù, không bắt buộc luôn là góc tù. Hãy nhớ lại định lí cơ bản: trong tam giác, một cạnh luôn nhỏ hơn tổng hai cạnh còn lại!
💡 Gợi ý Socratic:
Tam giác \(OAB\) chỉ là tam giác cân tại \(O\) vì \(OA = OB = R\), chứ không nhất thiết là tam giác đều. Hãy nhớ lại bất đẳng thức cơ bản giữa 3 cạnh của một tam giác.
Cốt lõi kiến thức
Định lí dây lớn nhất của đường tròn
• Trong \(\Delta OAB\), theo bất đẳng thức tam giác: \(AB < OA + OB = R + R = 2R\).
• Khi dây đi qua tâm, độ dài của nó đạt giá trị lớn nhất bằng đúng \(2R\).
• Kết luận định lí: Trong một đường tròn, đường kính là dây cung lớn nhất (\(AB \le 2R\)).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 1 • Vận dụng Ví dụ 1
Bốn điểm cùng thuộc đường tròn & so sánh dây
Cho tứ giác lồi \(ABCD\) có \(\widehat{BAC} = \widehat{BDC} = 90^\circ\). Gọi \(O\) là trung điểm của đoạn \(BC\). Khẳng định nào sau đây là hoàn toàn chính xác?
💡 Gợi ý Socratic:
Cạnh huyền chung của hai tam giác vuông \(\Delta ABC\) và \(\Delta DBC\) là cạnh nào? Cạnh huyền đó chính là đường kính của đường tròn ngoại tiếp!
💡 Gợi ý Socratic:
Tam giác \(DBC\) vuông tại \(D\) có trung tuyến \(DO\) ứng với cạnh huyền \(BC\) nên \(DO = \frac{BC}{2}\). Điểm \(D\) có cách đều tâm \(O\) như các điểm \(A, B, C\) không?
💡 Gợi ý Socratic:
Đoạn \(AD\) là một dây cung của đường tròn \((O)\). Dây \(AD\) có đi qua tâm \(O\) không? Nếu không đi qua tâm thì so với đường kính \(BC\), độ dài \(AD\) sẽ như thế nào?
Cốt lõi kiến thức
Quỹ tích tam giác vuông & So sánh dây
• \(\Delta ABC\) vuông tại \(A \Rightarrow OA = OB = OC = \frac{BC}{2}\).
• \(\Delta DBC\) vuông tại \(D \Rightarrow OD = OB = OC = \frac{BC}{2}\).
• Do đó bốn điểm \(A, B, C, D\) cùng cách đều \(O\) một khoảng bằng \(\frac{BC}{2}\), tức cùng thuộc đường tròn đường kính \(BC\).
• Đoạn \(AD\) là dây cung không đi qua tâm, áp dụng định lí dây lớn nhất: \(AD < BC\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 1 • Vận dụng Luyện tập 1
Bất đẳng thức chu vi tam giác có cạnh là đường kính
Cho đường tròn đường kính \(BC\). Với điểm \(A\) bất kì nằm trên đường tròn (\(A\) khác \(B\) và \(C\)), quan hệ nào sau đây giữa tổng hai cạnh \(AB + AC\) và đường kính \(BC\) là đúng?
💡 Gợi ý Socratic:
Ba điểm \(A, B, C\) tạo thành một tam giác (vì \(A\) không trùng \(B, C\)). Theo bất đẳng thức tam giác, tổng độ dài hai cạnh \(AB + AC\) có bao giờ bằng cạnh thứ ba \(BC\) không?
💡 Gợi ý Socratic:
Vì \(BC\) là đường kính (dây lớn nhất), còn \(AB\) và \(AC\) là các dây không qua tâm nên \(AB < BC\) và \(AC < BC\). Cộng hai bất đẳng thức này lại ta thu được điều gì?
💡 Gợi ý Socratic:
Trong mọi tam giác, tổng hai cạnh luôn lớn hơn cạnh thứ ba (\(AB + AC > BC\)). Không thể nào nhỏ hơn \(BC\) được!
Cốt lõi kiến thức
Bất đẳng thức tam giác nội tiếp đường kính
• Trong \(\Delta ABC\), theo bất đẳng thức tam giác: \(AB + AC > BC\).
• Do \(BC\) là đường kính nên mọi dây không qua tâm đều nhỏ hơn đường kính: \(AB < BC\) và \(AC < BC\).
• Cộng hai vế: \(AB + AC < BC + BC = 2BC\).
• Kết hợp lại ta được chuỗi bất đẳng thức: \(BC < AB + AC < 2BC\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 2 • Khái niệm góc ở tâm
Nhận diện góc ở tâm và cung bị chắn
Cho đường tròn tâm \(O\). Góc \(\widehat{AOB}\) có đỉnh trùng với tâm \(O\). Góc này được gọi là gì, và nó chắn cung nào của đường tròn?
💡 Gợi ý Socratic:
Góc nội tiếp có đỉnh nằm trên đường tròn, còn góc này có đỉnh đặt tại tâm \(O\) của đường tròn.
💡 Gợi ý Socratic:
Cung nằm bên trong góc không bẹt là cung nhỏ hay cung lớn? Theo định nghĩa, góc ở tâm chắn phần cung nằm bên trong nó!
💡 Gợi ý Socratic:
Hai cạnh của góc cắt đường tròn tại \(A\) và \(B\), định ra phần cung nằm trong góc. Phần cung này được gọi là cung bị chắn.
Cốt lõi kiến thức
Góc ở tâm và Cung bị chắn
• Góc ở tâm là góc có đỉnh trùng với tâm của đường tròn.
• Cung nằm bên trong góc gọi là cung bị chắn bởi góc ở tâm đó.
• Khi góc không bẹt, cung bị chắn là cung nhỏ.
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 2 • Định lượng số đo cung
Cách tính số đo cung nhỏ & Tại sao cung lớn luôn > 180°?
Cho góc ở tâm không bẹt \(\widehat{AOB} = \alpha\) (\(0^\circ < \alpha < 180^\circ\)). Số đo cung nhỏ, cung lớn và lí do số đo cung lớn luôn lớn hơn \(180^\circ\) là gì?
💡 Gợi ý Socratic:
Số đo của cung nhỏ được định nghĩa bằng chính số đo của góc ở tâm chắn nó, không nhân đôi lên!
💡 Gợi ý Socratic:
Số đo của một cung nhỏ bằng góc ở tâm chứ không phải chia đôi. Cả đường tròn có số đo là bao nhiêu độ?
💡 Gợi ý Socratic:
Hai cung này ghép lại tạo thành một đường tròn trọn vẹn (\(360^\circ\)). Chúng chỉ bằng nhau khi mỗi cung là nửa đường tròn (\(180^\circ\)).
Cốt lõi kiến thức
Quy tắc tính số đo cung
• Số đo cung nhỏ bằng số đo góc ở tâm chắn cung đó: \(\text{sđ}\overset{\frown}{AmB} = \alpha\).
• Số đo cung lớn: \(\text{sđ}\overset{\frown}{AnB} = 360^\circ - \alpha\).
• Vì góc \(\alpha < 180^\circ \Rightarrow 360^\circ - \alpha > 360^\circ - 180^\circ = 180^\circ\). Do đó số đo cung lớn luôn lớn hơn \(180^\circ\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 2 • Nhận xét về phép cộng cung
Điểm nằm trên cung và tính chất cộng số đo
Cho điểm \(A\) là một điểm nằm trên cung \(\overset{\frown}{BAC}\) của đường tròn \((O)\). Hệ thức nào sau đây thể hiện đúng tính chất cộng số đo cung?
💡 Gợi ý Socratic:
Điểm \(A\) chia cung \(\overset{\frown}{BAC}\) thành hai cung thành phần là \(\overset{\frown}{BA}\) và \(\overset{\frown}{AC}\). Khi ghép hai cung lại để được cung lớn bao bọc thì ta thực hiện phép toán gì?
💡 Gợi ý Socratic:
Đây là quy tắc tính trực tiếp số đo cung \(\overset{\frown}{BAC}\) bằng tổng hai cung thành phần, không phải tính cung bù với \(360^\circ\).
💡 Gợi ý Socratic:
Số đo của cung tổng bằng tổng số đo hai cung hợp thành, tương tự như việc cộng độ dài hai đoạn thẳng kề nhau, chứ không chia trung bình!
Cốt lõi kiến thức
Tính chất cộng số đo cung
• Nếu \(A\) là một điểm thuộc cung \(\overset{\frown}{BAC}\) thì:
• Bản chất là do tia \(OA\) nằm giữa hai tia \(OB\) và \(OC\), dẫn đến: \(\widehat{BOC} = \widehat{BOA} + \widehat{AOC}\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 2 • Vận dụng Ví dụ 3
Số đo cung trong tam giác vuông cân
Cho tam giác \(ABC\) vuông cân tại \(A\) nội tiếp trong đường tròn \((O)\) với cạnh huyền \(BC\) là đường kính. Số đo của cung nhỏ \(\overset{\frown}{AB}\) và cung lớn \(\overset{\frown}{ACB}\) lần lượt bằng bao nhiêu?
💡 Gợi ý Socratic:
Góc ở đáy của tam giác vuông cân là \(\widehat{ABC} = 45^\circ\), nhưng góc ở tâm chắn cung \(AB\) là góc \(\widehat{AOB}\). Trong tam giác vuông cân \(ABC\), trung tuyến \(AO\) có vuông góc với cạnh huyền \(BC\) không?
💡 Gợi ý Socratic:
Cung có số đo \(180^\circ\) là nửa đường tròn (như cung \(BC\)). Cung \(AB\) chỉ là một phần tư đường tròn!
💡 Gợi ý Socratic:
Cung \(\overset{\frown}{ACB}\) là cung lớn có chung hai đầu mút \(A, B\) với cung nhỏ \(AB\). Số đo của nó phải lấy \(360^\circ\) trừ đi cung nhỏ!
Cốt lõi kiến thức
Xác định số đo cung từ tính chất hình học
• Do \(\Delta ABC\) vuông cân tại \(A\) nên đường trung tuyến \(AO\) đồng thời là đường cao \(\Rightarrow AO \perp BC \Rightarrow \widehat{AOB} = \widehat{AOC} = 90^\circ\).
• Góc ở tâm \(\widehat{AOB} = 90^\circ \Rightarrow \text{sđ}\overset{\frown}{AB} = 90^\circ\).
• Cung lớn \(\overset{\frown}{ACB}\) có chung hai mút \(A, B\) với cung nhỏ: \(\text{sđ}\overset{\frown}{ACB} = 360^\circ - 90^\circ = 270^\circ\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 2 • Vận dụng Luyện tập 2
Đường trung trực của bán kính cắt đường tròn
Cho điểm \(C\) nằm trên đường tròn \((O)\). Đường trung trực của đoạn thẳng \(OC\) cắt \((O)\) tại hai điểm \(A\) và \(B\). Số đo của cung \(\overset{\frown}{ACB}\) và cung \(\overset{\frown}{ABC}\) lần lượt bằng bao nhiêu?
💡 Gợi ý Socratic:
Vì \(A\) nằm trên trung trực của \(OC\) nên \(AC = AO = R\). Mà \(OC = R\), do đó \(\Delta AOC\) là tam giác gì? Góc \(\widehat{AOC}\) bằng bao nhiêu độ?
💡 Gợi ý Socratic:
Góc \(\widehat{AOC} = 60^\circ\) và tương tự góc \(\widehat{BOC} = 60^\circ\). Vậy toàn bộ góc ở tâm \(\widehat{AOB} = \widehat{AOC} + \widehat{BOC}\) bằng bao nhiêu độ?
💡 Gợi ý Socratic:
Đoạn \(AB\) không đi qua tâm \(O\) nên các cung chắn không thể là nửa đường tròn (\(180^\circ\)).
Cốt lõi kiến thức
Tam giác đều trong cấu trúc trung trực bán kính
• Điểm \(A\) thuộc trung trực của \(OC \Rightarrow AC = AO = R\). Vì \(OC = R\) nên \(\Delta OAC\) là tam giác đều \(\Rightarrow \widehat{AOC} = 60^\circ\).
• Tương tự, \(\Delta OBC\) đều \(\Rightarrow \widehat{BOC} = 60^\circ\).
• Do đó \(\widehat{AOB} = \widehat{AOC} + \widehat{BOC} = 120^\circ \Rightarrow \text{sđ}\overset{\frown}{ACB} = 120^\circ\).
• Cung lớn \(\overset{\frown}{ABC} = 360^\circ - 120^\circ = 240^\circ\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 3 • Bài tập 5.5 (Cực trị hình học)
Khoảng cách từ một điểm trên nửa đường tròn đến đường kính
Cho nửa đường tròn đường kính \(AB\). Lấy một điểm \(M\) tuỳ ý thuộc nửa đường tròn đó. Khoảng cách từ \(M\) đến đường thẳng \(AB\) (kí hiệu là \(h\)) thỏa mãn bất đẳng thức nào sau đây và đạt giá trị lớn nhất khi nào?
💡 Gợi ý Socratic:
Khi \(M\) trùng với \(A\) hoặc \(B\), \(M\) nằm ngay trên đoạn thẳng \(AB\) nên khoảng cách bằng \(0\) (nhỏ nhất), không phải lớn nhất!
💡 Gợi ý Socratic:
Gọi \(H\) là chân đường vuông góc từ \(M\) xuống \(AB\). Trong tam giác vuông \(OHM\) vuông tại \(H\), cạnh góc vuông \(MH\) so với cạnh huyền \(OM = R\) thì cạnh nào luôn lớn hơn hoặc bằng?
💡 Gợi ý Socratic:
Khoảng cách từ \(M\) đến \(AB\) chính là đoạn vuông góc \(MH\). Vì \(MH \le OM = R\) mà \(R = \frac{AB}{2}\), nên mẫu số là 2 chứ không phải 4!
Cốt lõi kiến thức
Bất đẳng thức khoảng cách trong nửa đường tròn
• Gọi \(H\) là hình chiếu của \(M\) trên \(AB\) \(\Rightarrow d(M, AB) = MH\).
• Trong tam giác vuông \(OHM\) vuông tại \(H\), cạnh góc vuông luôn không vượt quá cạnh huyền:
$$MH \le OM = R = \frac{AB}{2}$$
• Dấu bằng xảy ra khi \(H\) trùng \(O\), tức \(OM \perp AB\) hay \(M\) là điểm chính giữa của nửa đường tròn.
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 3 • Bài tập 5.6 & 5.7 (Hệ thức lượng & Lượng giác)
Hạ đường vuông góc từ tâm & Tỉ số lượng giác
Cho đường tròn \((O; 5\text{ cm})\) và một dây \(AB = 6\text{ cm}\). Kẻ \(OH \perp AB\) tại \(H\). Biết góc ở tâm chắn cung \(AB\) bằng \(2\alpha\). Độ dài khoảng cách \(OH\) và giá trị của \(\tan \alpha\) là bao nhiêu?
💡 Gợi ý Socratic:
Đoạn bằng \(3\text{ cm}\) là nửa dây cung: \(AH = \frac{AB}{2} = 3\text{ cm}\). Hãy dùng định lí Pythagore trong \(\Delta OHA\) có cạnh huyền \(OA = 5\text{ cm}\) để tìm cạnh góc vuông \(OH\)!
💡 Gợi ý Socratic:
Trong tam giác vuông \(OHA\), góc \(\widehat{AOH} = \alpha\). Tỉ số lượng giác \(\tan \alpha = \frac{\text{đối}}{\text{kề}} = \frac{AH}{OH}\), chứ không phải lấy cạnh huyền!
💡 Gợi ý Socratic:
\(OH\) là cạnh góc vuông của một tam giác vuông, không phải phép tính trừ trực tiếp \(5 - 4 = 1\).
Cốt lõi kiến thức
Khoảng cách từ tâm đến dây & Lượng giác
• \(\Delta OAB\) cân tại \(O\) có đường cao \(OH\) đồng thời là trung tuyến và phân giác:
• Theo định lí Pythagore trong \(\Delta OHA\): \(OH = \sqrt{OA^2 - AH^2} = \sqrt{5^2 - 3^2} = 4\text{ cm}\).
• Tỉ số lượng giác: \(\tan \alpha = \frac{AH}{OH} = \frac{3}{4} = 0{,}75\).
Tự động chuyển câu sau 5s...
Phần 3 • Bài tập 5.8 (Toán thực tế)
Số đo cung vạch bởi kim phút và kim giờ sau 36 phút
Trên mặt đồng hồ tròn có 12 khoảng giờ bằng nhau. Cứ sau mỗi khoảng thời gian đúng 36 phút, đầu kim phút và đầu kim giờ lần lượt vạch nên các cung có số đo bằng bao nhiêu độ?
💡 Gợi ý Socratic:
Trong 30 phút thì kim phút mới vạch cung \(180^\circ\). Ở đây là 36 phút, góc quay phải lớn hơn \(180^\circ\)!
💡 Gợi ý Socratic:
Trong 60 phút, kim phút quay đủ \(360^\circ\), nghĩa là mỗi phút quay được \(6^\circ\). Khi đó \(36 \times 6^\circ\) bằng bao nhiêu?
💡 Gợi ý Socratic:
Trong 1 giờ (60 phút), kim giờ chỉ quay được đúng 1 khoảng giờ (\(\frac{360^\circ}{12} = 30^\circ\)). Vận tốc kim giờ là \(30^\circ : 60 = 0{,}5^\circ/\text{phút}\), vậy sau 36 phút nó quay được bao nhiêu độ?
Cốt lõi kiến thức
Vận tốc góc của hai kim đồng hồ
• Đầu kim phút: 1 giờ (\(60\) phút) quay \(360^\circ \Rightarrow\) Vận tốc: \(6^\circ/\text{phút}\).
Sau 36 phút vạch nên cung: \(36 \times 6^\circ = 216^\circ\).
• Đầu kim giờ: 1 giờ quay 1 khoảng giờ (\(\frac{360^\circ}{12} = 30^\circ\)) \(\Rightarrow\) Vận tốc: \(\frac{30^\circ}{60} = 0{,}5^\circ/\text{phút}\).
Sau 36 phút vạch nên cung: \(36 \times 0{,}5^\circ = 18^\circ\).
Bạn đã xuất sắc hoàn thành toàn bộ bài học!
🎉
Xuất Sắc! Bạn Đã Hoàn Thành Trọn Vẹn Bài Học
Bạn đã làm chủ toàn bộ nội dung của Bài 14: Cung và Dây của một đường tròn: từ bản chất hình học, các chứng minh định lí kinh điển, đến các bài tập tính toán lượng giác và bài toán chuyển động thực tế.