Giải mục 1 trang 72, 73, 74 SGK Toán 9 tập 2 - Kết nối tri thức

HĐ1

Trả lời câu hỏi Hoạt động 1 trang 72 SGK Toán 9 Kết nối tri thức

Cho d là đường trung trực của đoạn thẳng AB và O là một điểm trên d (H.9.12). Hỏi đường tròn tâm O đi qua điểm A thì có đi qua điểm B không?

Phương pháp giải:

Chứng minh \(OA = OB\), suy ra đường tròn tâm O đi qua điểm A thì đi qua điểm B.

Lời giải chi tiết:

Do O thuộc đường trung trực của AB nên \(OA = OB\).

Suy ra, đường tròn tâm O đi qua điểm A thì đi qua điểm B.

HĐ2

Trả lời câu hỏi Hoạt động 2 trang 72 SGK Toán 9 Kết nối tri thức

Cho tam giác ABC có ba đường trung trực đồng quy tại O (H.9.13). Hãy giải thích tại sao đường tròn (O; OA) đi qua ba đỉnh của tam giác ABC.

Phương pháp giải:

+ Dùng tính chất ba đường trung trực trong tam giác suy ra \(OA = OB = OC\).

+ Suy ra, đường tròn (O; OA) đi qua ba đỉnh của tam giác ABC.

Lời giải chi tiết:

Vì tam giác ABC có ba đường trung trực đồng quy tại O nên \(OA = OB = OC\).

Do đó, 3 điểm A, B, C thuộc đường tròn đường kính OA.

Vậy đường tròn (O; OA) đi qua ba đỉnh của tam giác ABC

CH

Trả lời câu hỏi Câu hỏi trang 73 SGK Toán 9 Kết nối tri thức

Hãy kể tên bốn tam giác nội tiếp đường tròn (O) trong Hình 9.14.

Phương pháp giải:

Chỉ ra 4 điểm B, C, M, N thuộc đường tròn (O) nên các tam giác MNC, MNB, BCM, BCN nội tiếp đường tròn (O).

Lời giải chi tiết:

Vì 4 điểm B, C, M, N thuộc đường tròn (O) nên các tam giác MNC, MNB, BCM, BCN nội tiếp đường tròn (O).

HĐ3

Trả lời câu hỏi Hoạt động 3 trang 73 SGK Toán 9 Kết nối tri thức

Cho tam giác ABC vuông tại đỉnh A (H.9.15). Gọi N, P lần lượt là trung điểm của các cạnh AB và AC.

a) Vẽ hai đường trung trực a, b của các cạnh AB, AC, cắt nhau tại M.

b) Hãy giải thích vì sao MN, MP là các đường trung bình của tam giác ABC.

c) Hãy giải thích vì sao M là trung điểm của BC, từ đó suy ra đường tròn ngoại tiếp của tam giác ABC có tâm M và bán kính \(MB = MC = \frac{{BC}}{2}\).

Phương pháp giải:

a) Vẽ đường thẳng a vuông góc với AB tại N thì a là đường trung trực của cạnh AB.

Vẽ đường thẳng b vuông góc với AC tại P thì b là đường trung trực của cạnh AC.

b) + Chứng minh a//AC, b//AB.

+ Sử dụng tính chất: Trong một tam giác, nếu một đường thẳng đi qua trung điểm một cạnh và song song với cạnh thứ hai thì đi qua trung điểm cạnh thứ ba chứng minh được MN, MP là các đường trung bình của tam giác ABC.

c) Chứng minh tứ giác ANMP là hình chữ nhật, suy ra \(\widehat {NMP} = {90^o}\).

Chứng minh được \(\widehat {BMN} = {180^o}\) nên 3 điểm M, B, C thẳng hàng. Mà \(MB = MC = AM\), M là trung điểm của BC. Từ đó suy ra đường tròn ngoại tiếp của tam giác ABC có tâm M và bán kính \(MB = MC = \frac{{BC}}{2}\).

Lời giải chi tiết:

a) Vẽ đường thẳng a vuông góc với AB tại N thì a là đường trung trực của cạnh AB.

Vẽ đường thẳng b vuông góc với AC tại P thì b là đường trung trực của cạnh AC.

b) Vì tam giác ABC vuông tại A nên \(AB \bot AC\), vì a là trung trực của AB nên \(a \bot AB\), suy ra: a//AC.

Vì b là đường trung trực của AC nên \(b \bot AC\), mà \(AB \bot AC\)(cmt) nên b//AB.

Xét tam giác ABC có:

+ Vì a//AC, mà N là trung điểm của AB nên đường thẳng a đi qua trung điểm của BC. Do đó, MN là đường trung bình của tam giác ABC.

+ Vì b//AB, mà P là trung điểm của AC nên đường thẳng b đi qua trung điểm của BC. Do đó, MP là đường trung bình của tam giác ABC.

c) Tứ giác ANMP có: \(\widehat {NAP} = \widehat {MPA} = \widehat {MNA} = {90^o}\) nên tứ ANMP là hình chữ nhật. Do đó, \(\widehat {NMP} = {90^o}\).

Vì M thuộc đường trung trực của AB nên \(BM = MA\). Suy ra, tam giác BAM cân tại M. Do đó, MN là đường trung trực đồng thời là đường phân giác của tam giác. Do đó, \(\widehat {BMN} = \widehat {NMA}\).

Vì M thuộc đường trung trực của AC nên \(MA = MC\). Suy ra, tam giác CAM cân tại M. Do đó, MP là đường trung trực đồng thời là đường phân giác của tam giác. Do đó, \(\widehat {CMP} = \widehat {PMA}\).

Ta có: \(\widehat {BMC} = \widehat {BMN} + \widehat {NMA} + \widehat {AMP} + \widehat {PMC} = 2\left( {\widehat {NMA} + \widehat {AMP}} \right) = 2.\widehat {NMP} = {180^o}\)

Do đó, ba điểm M, B, C thẳng hàng. Suy ra, \(MA = MB = MC = \frac{{BC}}{2}\).

Suy ra, đường tròn ngoại tiếp của tam giác ABC có tâm M và bán kính \(MB = MC = \frac{{BC}}{2}\).

LT1

Trả lời câu hỏi Luyện tập 1 trang 73 SGK Toán 9 Kết nối tri thức

Cho tam giác ABC có \(AC = 3cm,AB = 4cm\) và \(BC = 5cm\). Tính bán kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.

Phương pháp giải:

Sử dụng định lí Pythagore đảo chứng minh tam giác ABC vuông tại A, suy ra bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC là: \(\frac{{BC}}{2}\).

Lời giải chi tiết:

Vì \(A{B^2} + A{C^2} = B{C^2}\left( {do\;{3^2} + {4^2} = {5^2}} \right)\) nên tam giác ABC vuông tại A (định lí Pythagore đảo)

Do đó, bán kính đường tròn tròn ngoại tiếp tam giác ABC là: \(R = \frac{{BC}}{2} = \frac{5}{2}\left( {cm} \right)\).

HĐ4

Trả lời câu hỏi Hoạt động 4 trang 73 SGK Toán 9 Kết nối tri thức

a) Vẽ tam giác đều ABC. Hãy trình bày cách xác định tâm của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC và vẽ đường tròn đó.

b) Giải thích vì sao tâm O của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC trùng với trọng tâm của tam giác đó (H.9.17).

c) Giải thích vì sao \(\widehat {OBM} = {30^o}\) và \(OB = \frac{{\sqrt 3 }}{3}BC\) (với M là trung điểm của BC).

Phương pháp giải:

a) Kẻ ba đường trung trực của các cạnh AB, AC, BC. Gọi O là giao điểm của ba đường trung trực đó thì O là tâm của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.

b) + Trong tam giác đều, giao điểm của ba đường trung trực đồng thời là trọng tâm của tam giác đó.

+ Suy ra, tâm O đường tròn ngoại tiếp trùng với trọng tâm của tam giác đó.

c) Gọi E là giao điểm của BO và AC.

+ Chứng minh BE là đường phân giác và trung tuyến của tam giác đều ABC.

Do đó, \(OB = \frac{2}{3}BE\), \(\widehat {OBM} = {30^o}\)

+ Áp dụng định lí Pythagore vào tam giác BEC để tính BE, từ đó tính OB.

Lời giải chi tiết:

a) Kẻ ba đường trung trực của các cạnh AB, AC, BC. Gọi O là giao điểm của ba đường trung trực đó thì O là tâm của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.

b) Vì tam giác ABC đều nên O vừa là giao điểm của ba đường trung trực trong tam giác, vừa là trọng tâm của tam giác. Do đó, tâm O của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC trùng với trọng tâm của tam giác đó.

c) Tam giác ABC đều nên \(BC = AC,\widehat {ABC} = {60^o}\)

Gọi E là giao điểm của BO và AC. Khi đó, BE là đường trung trực của tam giác ABC.

Vì tam giác ABC đều nên BE là đường trung trực, đường trung tuyến và đường phân giác của tam giác.

Do đó, \(OB = \frac{2}{3}BE\) và \(\widehat {OBM} = \frac{1}{2}\widehat {ABC} = \frac{1}{2}{.60^o} = {30^o}\).

Vì E là trung điểm của AC nên \(EC = \frac{{AC}}{2} = \frac{{BC}}{2}\).

Tam giác BEC vuông tại E nên theo định lí Pythagore ta có:

\(B{E^2} + E{C^2} = B{C^2}\)

\(BE = \sqrt {B{C^2} - E{C^2}}  = \sqrt {B{C^2} - {{\left( {\frac{{BC}}{2}} \right)}^2}}  = \frac{{BC\sqrt 3 }}{2}\)

\(OB = \frac{2}{3}.\frac{{BC\sqrt 3 }}{2} = \frac{{\sqrt 3 }}{3}BC\)

LT2

Trả lời câu hỏi Luyện tập 2 trang 74 SGK Toán 9 Kết nối tri thức

Cho tam giác đều ABC nội tiếp đường tròn (O) có bán kính bằng 4cm. Tính độ dài các cạnh của tam giác ABC.

Phương pháp giải:

+ Vì tam giác ABC đều nội tiếp đường tròn (O) nên O là trọng tâm, trực tâm của tam giác ABC.

+ Gọi H là giao điểm của AO và BC nên AH là trung trực đồng thời là đường cao trong tam giác đều ABC. Do đó: \(OA = \frac{{BC\sqrt 3 }}{3}\), từ đó tính được BC.

Lời giải chi tiết:

Vì tam giác ABC đều nội tiếp đường tròn (O) nên O là trọng tâm, trực tâm của tam giác ABC.

Gọi H là giao điểm của AO và BC nên AH là trung trực đồng thời là đường cao trong tam giác đều ABC.

Do đó: \(OA = \frac{{BC\sqrt 3 }}{3} \Rightarrow BC = \sqrt 3 OA = 4\sqrt 3 \left( {cm} \right)\).

Vậy cạnh của tam giác đều bằng \(4\sqrt 3 cm\).