Ưu đãi 50% Tặng Sổ tay 9+ Toán Cấp 2!
100%
Toán Lớp 9 Chương V: Đường tròn 4 lượt xem

Bài tập cuối chương V

Tổng kết và ôn tập toàn bộ kiến thức Chương V: Đường tròn, tính chất đối xứng, đường kính và dây cung; số đo cung, độ dài cung và diện tích hình quạt tròn, vành khuyên; vị trí tương đối giữa đường thẳng và đường tròn, hai đường tròn. Lời giải chi tiết toàn bộ các bài tập trắc nghiệm và tự luận SGK trang 112 - 113.

Hệ thống hóa toàn bộ kiến thức Chương V: Đường tròn

1. Định nghĩa, Dây cung & Tính chất đối xứng

• Đường tròn $(O; R)$: Tập hợp điểm $M$ cách $O$ một khoảng bằng $R$.

• Vị trí của điểm: $M$ trong $(O) \iff OM < R$; $M$ trên $(O) \iff OM = R$; $M$ ngoài $(O) \iff OM > R$.

• Đường kính và dây: Đường kính là dây lớn nhất. Đường kính vuông góc với dây thì đi qua trung điểm của dây ấy.

• Đối xứng: Tâm đối xứng là $O$, trục đối xứng là mọi đường thẳng đi qua tâm $O$.

2. Công thức Độ dài & Diện tích đường tròn

• Độ dài đường tròn: $C = 2\pi R = \pi d$.

• Độ dài cung tròn $n^\circ$: $l = \dfrac{\pi R n}{180}$.

• Diện tích hình tròn: $S = \pi R^2$.

• Diện tích hình quạt tròn $n^\circ$: $S_q = \dfrac{\pi R^2 n}{360} = \dfrac{l R}{2}$.

• Diện tích hình vành khuyên: $S_{vk} = \pi(R_2^2 - R_1^2)$ ($R_2 > R_1$).

Chương V: Đường tròn
A

Bài tập trắc nghiệm trong SGK (Trang 112)

Bài 5.32 (Trang 112 SGK): Vị trí tương đối của điểm đối với đường tròn

Cho đường tròn $(O; 4\text{ cm})$ và hai điểm $A, B$. Biết rằng $OA = \sqrt{15}\text{ cm}$ và $OB = 4\text{ cm}$. Khi đó:

A. Điểm $A$ nằm trong $(O)$, điểm $B$ nằm ngoài $(O)$.
B. Điểm $A$ nằm ngoài $(O)$, điểm $B$ nằm trên $(O)$.
C. Điểm $A$ nằm trên $(O)$, điểm $B$ nằm trong $(O)$.
D. Điểm $A$ nằm trong $(O)$, điểm $B$ nằm trên $(O)$.
Xem lời giải chi tiết

Ta so sánh khoảng cách từ điểm đến tâm $O$ với bán kính $R = 4\text{ cm}$:

  • Vì $\sqrt{15} < \sqrt{16} = 4$, suy ra $OA < R$, nên điểm $A$ nằm trong đường tròn $(O)$.
  • Vì $OB = 4 = R$, suy ra điểm $B$ nằm trên đường tròn $(O)$.

Chọn đáp án: D.

Bài 5.33 (Trang 112 SGK): Tính số đo các cung tròn

Cho Hình 5.43, trong đó $BD$ là đường kính, $\widehat{AOB} = 40^\circ; \widehat{BOC} = 100^\circ$. Khi đó:

A. $\text{sđ }\overparen{DC} = 80^\circ$ và $\text{sđ }\overparen{AD} = 220^\circ$.
B. $\text{sđ }\overparen{DC} = 280^\circ$ và $\text{sđ }\overparen{AD} = 220^\circ$.
C. $\text{sđ }\overparen{DC} = 280^\circ$ và $\text{sđ }\overparen{AD} = 140^\circ$.
D. $\text{sđ }\overparen{DC} = 80^\circ$ và $\text{sđ }\overparen{AD} = 140^\circ$.
Hình 5.43
Xem lời giải chi tiết

Vì $BD$ là đường kính của $(O)$ nên $B, O, D$ thẳng hàng ($\widehat{BOD} = 180^\circ$):

  • Góc ở tâm $\widehat{COD} = 180^\circ - \widehat{BOC} = 180^\circ - 100^\circ = 80^\circ \implies \text{sđ }\overparen{DC} = 80^\circ$.
  • Góc ở tâm $\widehat{AOD} = 180^\circ - \widehat{AOB} = 180^\circ - 40^\circ = 140^\circ \implies \text{sđ }\overparen{AD} = 140^\circ$.

Chọn đáp án: D.

Bài 5.34 (Trang 112 SGK): Vị trí tương đối của hai đường tròn cắt nhau

Cho hai đường tròn $(A; R_1), (B; R_2)$, trong đó $R_2 < R_1$. Biết rằng hai đường tròn $(A)$ và $(B)$ cắt nhau (H.5.44). Khi đó:

A. $AB < R_1 - R_2$
B. $R_1 - R_2 < AB < R_1 + R_2$
C. $AB > R_1 + R_2$
D. $AB = R_1 + R_2$
Hình 5.44
Xem lời giải chi tiết

Gọi $C$ là một trong hai giao điểm của $(A; R_1)$ và $(B; R_2)$. Trong tam giác $ABC$, ba cạnh là $AC = R_1, BC = R_2, AB$. Theo bất đẳng thức tam giác:

$R_1 - R_2 < AB < R_1 + R_2$.

Chọn đáp án: B.

Bài 5.35 (Trang 112 SGK): Vị trí tương đối của đường thẳng và đường tròn

Cho đường tròn $(O; R)$ và hai đường thẳng $a_1$ và $a_2$. Gọi $d_1, d_2$ lần lượt là khoảng cách từ điểm $O$ đến $a_1$ và $a_2$. Biết rằng $(O)$ cắt $a_1$ và tiếp xúc với $a_2$ (H.5.45). Khi đó:

A. $d_1 < R$ và $d_2 = R$
B. $d_1 = R$ và $d_2 < R$
C. $d_1 > R$ và $d_2 = R$
D. $d_1 < R$ và $d_2 < R$
Hình 5.45
Xem lời giải chi tiết

Hệ thức giữa khoảng cách từ tâm đến đường thẳng và bán kính $R$:

  • Đường thẳng $a_1$ cắt đường tròn $(O) \iff d_1 < R$.
  • Đường thẳng $a_2$ tiếp xúc đường tròn $(O) \iff d_2 = R$.

Chọn đáp án: A.

B

Bài tập tự luận trong SGK (Trang 112 - 113)

Bài 5.36 (Trang 112 - 113 SGK): Đường kính, góc nội tiếp và hình quạt tròn

Cho đường tròn $(O)$ đường kính $BC$ và điểm $A$ (khác $B$ và $C$).
a) Chứng minh rằng nếu $A$ nằm trên $(O)$ thì $ABC$ là một tam giác vuông; ngược lại, nếu $ABC$ là tam giác vuông tại $A$ thì $A$ nằm trên $(O)$.
b) Giả sử $A$ là một trong hai giao điểm của đường tròn $(B; BO)$ với đường tròn $(O)$. Tính các góc của tam giác $ABC$.
c) Với cùng giả thiết câu b, tính độ dài cung $AC$ và diện tích hình quạt nằm trong $(O)$ giới hạn bởi các bán kính $OA$ và $OC$, biết rằng $BC = 6\text{ cm}$.

Xem lời giải chi tiết

a) Chứng minh hai chiều:

  • Chiều thuận: Nếu $A \in (O)$, vì $BC$ là đường kính nên $OA = OB = OC = \dfrac{BC}{2}$. Trong tam giác $ABC$, trung tuyến $AO = \dfrac{BC}{2}$ nên $\triangle ABC$ vuông tại $A$.
  • Chiều nghịch: Nếu $\triangle ABC$ vuông tại $A$, gọi $O$ là trung điểm cạnh huyền $BC$. Khi đó trung tuyến $AO = \dfrac{BC}{2} = OB = OC = R$. Do đó $A$ thuộc đường tròn đường kính $BC$.

b) Tính các góc của tam giác $ABC$:

Vì $A$ thuộc đường tròn $(B; BO)$ nên $BA = BO$. Lại có $OA = BO = R$ vì $A \in (O)$.

Suy ra $OA = OB = AB = R$, tam giác $OAB$ đều $\implies \widehat{B} = 60^\circ$.

Theo câu a, $\triangle ABC$ vuông tại $A \implies \widehat{A} = 90^\circ$, do đó $\widehat{C} = 90^\circ - \widehat{B} = 90^\circ - 60^\circ = 30^\circ$.

c) Độ dài cung $AC$ và diện tích quạt tròn $OAC$ ($BC = 6\text{ cm}$):

Bán kính $R = \dfrac{BC}{2} = 3\text{ cm}$.

Góc ở tâm $\widehat{AOC} = 180^\circ - \widehat{AOB} = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ$.

  • Độ dài cung nhỏ $AC$: $$l = \dfrac{\pi R n}{180} = \dfrac{\pi \cdot 3 \cdot 120}{180} = 2\pi\text{ (cm)} \approx 6{,}28\text{ cm}.$$
  • Diện tích hình quạt $OAC$: $$S = \dfrac{\pi R^2 n}{360} = \dfrac{\pi \cdot 3^2 \cdot 120}{360} = 3\pi\text{ (cm}^2\text{)} \approx 9{,}42\text{ cm}^2.$$
Bài 5.37 (Trang 113 SGK): Đối xứng tâm, hình vuông nội tiếp và cung tròn

Cho $AB$ là một dây bất kì (không phải là đường kính) của đường tròn $(O; 4\text{ cm})$. Gọi $C$ và $D$ lần lượt là các điểm đối xứng với $A$ và $B$ qua tâm $O$.
a) Hai điểm $C$ và $D$ có nằm trên đường tròn $(O)$ không? Vì sao?
b) Biết rằng $ABCD$ là một hình vuông. Tính độ dài cung lớn $AB$ và diện tích hình quạt tròn tạo bởi hai bán kính $OA$ và $OB$.

Xem lời giải chi tiết

a) Điểm $C$ và $D$ có nằm trên $(O)$:

Vì $C$ đối xứng với $A$ qua tâm $O$ nên $O$ là trung điểm của $AC \implies OC = OA = 4\text{ cm} = R \implies C \in (O)$.

Tương tự, $D$ đối xứng với $B$ qua tâm $O$ nên $O$ là trung điểm của $BD \implies OD = OB = 4\text{ cm} = R \implies D \in (O)$.

b) Tính cung lớn $AB$ và diện tích hình quạt $OAB$:

Vì $ABCD$ là hình vuông nên hai đường chéo $AC \perp BD$ tại trung điểm $O \implies \widehat{AOB} = 90^\circ$.

  • Số đo cung nhỏ $AB$ là $90^\circ \implies$ số đo cung lớn $AB$ là $360^\circ - 90^\circ = 270^\circ$.
  • Độ dài cung lớn $AB$: $$l = \dfrac{\pi R n}{180} = \dfrac{\pi \cdot 4 \cdot 270}{180} = 6\pi\text{ (cm)} \approx 18{,}85\text{ cm}.$$
  • Diện tích hình quạt tròn nhỏ tạo bởi $OA, OB$: $$S = \dfrac{\pi R^2 n}{360} = \dfrac{\pi \cdot 4^2 \cdot 90}{360} = 4\pi\text{ (cm}^2\text{)} \approx 12{,}57\text{ cm}^2.$$
Bài 5.38 (Trang 113 SGK): Xác định vị trí tương đối giữa các cặp đường tròn

Cho điểm $B$ nằm giữa hai điểm $A$ và $C$, sao cho $AB = 2\text{ cm}$ và $BC = 1\text{ cm}$. Vẽ các đường tròn $(A; 1{,}5\text{ cm})$, $(B; 3\text{ cm})$ và $(C; 2\text{ cm})$. Hãy xác định các cặp đường tròn:
a) Cắt nhau;
b) Không giao nhau;
c) Tiếp xúc với nhau.

Xem lời giải chi tiết

Vì $B$ nằm giữa $A$ và $C$ nên khoảng cách $AC = AB + BC = 2 + 1 = 3\text{ cm}$.

  • Cặp $(A; 1{,}5\text{ cm})$ và $(B; 3\text{ cm})$:
    Khoảng cách nối tâm $d = AB = 2\text{ cm}$.
    Hiệu bán kính: $3 - 1{,}5 = 1{,}5\text{ cm}$; Tổng bán kính: $3 + 1{,}5 = 4{,}5\text{ cm}$.
    Vì $1{,}5 < 2 < 4{,}5 \implies$ Hai đường tròn $(A)$ và $(B)$ cắt nhau.
  • Cặp $(B; 3\text{ cm})$ và $(C; 2\text{ cm})$:
    Khoảng cách nối tâm $d = BC = 1\text{ cm}$.
    Hiệu bán kính: $3 - 2 = 1\text{ cm} = d$.
    Vì $d = R_B - R_C \implies$ Hai đường tròn $(B)$ và $(C)$ tiếp xúc trong với nhau.
  • Cặp $(A; 1{,}5\text{ cm})$ và $(C; 2\text{ cm})$:
    Khoảng cách nối tâm $d = AC = 3\text{ cm}$.
    Hiệu bán kính: $2 - 1{,}5 = 0{,}5\text{ cm}$; Tổng bán kính: $2 + 1{,}5 = 3{,}5\text{ cm}$.
    Vì $0{,}5 < 3 < 3{,}5 \implies$ Hai đường tròn $(A)$ và $(C)$ cắt nhau.

Kết luận:

a) Cắt nhau: Cặp $(A)$ và $(B)$; Cặp $(A)$ và $(C)$.
b) Không giao nhau: Không có cặp nào.
c) Tiếp xúc nhau: Cặp $(B)$ và $(C)$ (tiếp xúc trong).

Bài 5.39 (Trang 113 SGK): Tiếp tuyến cắt nhau của hai đường tròn cắt nhau

Cho tam giác vuông $ABC$ ($\widehat{A}$ vuông). Vẽ hai đường tròn $(B; BA)$ và $(C; CA)$ cắt nhau tại $A$ và $A'$. Chứng minh rằng:
a) $BA$ và $BA'$ là hai tiếp tuyến cắt nhau của đường tròn $(C; CA)$;
b) $CA$ và $CA'$ là hai tiếp tuyến cắt nhau của đường tròn $(B; BA)$.

Xem lời giải chi tiết

a) $BA, BA'$ là hai tiếp tuyến cắt nhau của $(C; CA)$:

  • Vì $\triangle ABC$ vuông tại $A$ nên $BA \perp CA$ tại $A \in (C; CA) \implies BA$ là tiếp tuyến của $(C; CA)$.
  • Hai đường tròn $(B; BA)$ và $(C; CA)$ cắt nhau tại $A$ và $A'$ nên đoạn thẳng $BC$ là đường trung trực của đoạn $AA'$. Do đó $\triangle CBA = \triangle CBA'$ (c-c-c), suy ra $\widehat{CA'B} = \widehat{CAB} = 90^\circ$.
  • Vì $BA' \perp CA'$ tại $A' \in (C; CA)$ nên $BA'$ là tiếp tuyến của $(C; CA)$.
  • Vậy $BA$ và $BA'$ là hai tiếp tuyến cắt nhau tại $B$ của $(C; CA)$.

b) $CA, CA'$ là hai tiếp tuyến cắt nhau của $(B; BA)$:

Chứng minh hoàn toàn tương tự:

  • Vì $CA \perp BA$ tại $A \in (B; BA)$ nên $CA$ là tiếp tuyến của $(B; BA)$.
  • Vì $\widehat{BA'C} = 90^\circ \implies CA' \perp BA'$ tại $A' \in (B; BA)$, nên $CA'$ là tiếp tuyến của $(B; BA)$.
  • Vậy $CA$ và $CA'$ là hai tiếp tuyến cắt nhau tại $C$ của $(B; BA)$.
Bài 5.40 (Trang 113 SGK): Hai đường tròn cắt nhau và cát tuyến qua giao điểm

Cho hai đường tròn $(O)$ và $(O')$ cắt nhau tại $A$ và $B$. Một đường thẳng $d$ đi qua $A$ cắt $(O)$ tại $E$ và cắt $(O')$ tại $F$ ($E$ và $F$ khác $A$). Biết điểm $A$ nằm trong đoạn $EF$. Gọi $I$ và $K$ lần lượt là trung điểm của $AE$ và $AF$ (H.5.46).
a) Chứng minh rằng tứ giác $OO'KI$ là một hình thang vuông.
b) Chứng minh rằng $IK = \dfrac{1}{2}EF$.
c) Khi $d$ ở vị trí nào ($d$ vẫn qua $A$) thì $OO'KI$ là một hình chữ nhật?

Hình 5.46
Xem lời giải chi tiết

a) Tứ giác $OO'KI$ là hình thang vuông:

  • Trong $(O)$, $I$ là trung điểm dây $AE \implies OI \perp AE$, hay $OI \perp d$.
  • Trong $(O')$, $K$ là trung điểm dây $AF \implies O'K \perp AF$, hay $O'K \perp d$.
  • Suy ra $OI \parallel O'K$ (vì cùng vuông góc với $d$). Tứ giác $OO'KI$ có $OI \parallel O'K$ nên là hình thang, và có $\widehat{OIK} = 90^\circ$ nên là hình thang vuông.

b) Chứng minh $IK = \dfrac{1}{2}EF$:

Vì $A$ nằm giữa $E$ và $F$, $I$ là trung điểm $AE$, $K$ là trung điểm $AF$ nên:

$$IK = IA + AK = \dfrac{1}{2}AE + \dfrac{1}{2}AF = \dfrac{1}{2}(AE + AF) = \dfrac{1}{2}EF.$$

c) Điều kiện để $OO'KI$ là hình chữ nhật:

Hình thang vuông $OO'KI$ là hình chữ nhật $\iff OI = O'K \iff OO' \parallel IK \iff d \parallel OO'$.

Vậy khi đường thẳng $d$ song song với đường nối tâm $OO'$ thì $OO'KI$ là hình chữ nhật.