Ưu đãi 50% Tặng Sổ tay 9+ Toán Cấp 2!
100%
Chương III: Góc và đường thẳng song song

Bài 10: Tiên đề Euclid. Tính chất của hai đường thẳng song song

12 người đã học
Slide Giáo Viên

Bài 10: Tiên đề Euclid. Tính chất của hai đường thẳng song song

Tìm hiểu Tiên đề Euclid về đường thẳng song song, các tính chất về góc so le trong, đồng vị và quan hệ từ vuông góc đến song song.

Bài 10: Tiên đề Euclid. Tính chất của hai đường thẳng song song
Chương III: Góc và đường thẳng song song

Bài 10: Tiên đề Euclid. Tính chất của hai đường thẳng song song

Khám phá một trong những nền tảng vĩ đại nhất của hình học cổ điển: Tiên đề Euclid về đường thẳng song song, cùng các tính chất quan trọng về góc so le trong, đồng vị và quan hệ từ vuông góc đến song song.

Khái niệm, thuật ngữ

• Tiên đề Euclid

Kiến thức, kĩ năng
  • Nhận biết tiên đề Euclid về đường thẳng song song.
  • Mô tả và vận dụng một số tính chất của hai đường thẳng song song.
  • Vận dụng tính chất từ vuông góc đến song song và tính chất ba đường thẳng song song.
Tình huống mở đầu

Qua điểm $ nằm ngoài đường thẳng $, chúng ta đã biết cách vẽ một đường thẳng $ đi qua điểm $ và song song với $. Vậy có thể vẽ được bao nhiêu đường thẳng $ như vậy?

1

Tiên đề Euclid về đường thẳng song song

Khám phá tính chất thừa nhận nền tảng
HĐ1 Vẽ đường thẳng qua điểm cho trước song song với đường thẳng đã cho

Cho trước đường thẳng $ và một điểm $ không nằm trên đường thẳng $ (H.3.31).

  • Dùng bút chì vẽ đường thẳng $ đi qua $ và song song với đường thẳng $.
  • Dùng bút màu vẽ đường thẳng $ đi qua $ và song song với đường thẳng $.
  • Em có nhận xét gì về vị trí của hai đường thẳng $ và $?
Hình 3.31 SGK
Xem nhận xét của HĐ1

Nhận xét: Hai đường thẳng $ và $ trùng nhau. Dù vẽ bằng bút chì hay bút màu, ta chỉ vẽ được duy nhất một đường thẳng đi qua $ và song song với $.

Tiên đề Euclid (Ơ-clít)

Qua một điểm ở ngoài một đường thẳng, chỉ có một đường thẳng song song với đường thẳng đó.

Nhận xét Tính duy nhất của đường thẳng song song (Hình 3.32)

Trong Hình 3.32, nếu điểm $ nằm ngoài đường thẳng $ thì đường thẳng $ đi qua $ và song song với $ là duy nhất.

Hình 3.32 SGK
Ví dụ 1 Đường thẳng cắt một trong hai đường thẳng song song

Cho hai đường thẳng $ và $ song song với nhau. Hãy sử dụng tiên đề Euclid giải thích vì sao một đường thẳng $ cắt đường thẳng $ thì cũng cắt đường thẳng $ (Hình 3.33).

Hình 3.33 SGK
Xem lời giải chi tiết Ví dụ 1

Giả sử đường thẳng $ cắt đường thẳng $ tại điểm $.

Theo tiên đề Euclid, qua điểm $ chỉ có một đường thẳng duy nhất song song với đường thẳng $, đó là đường thẳng $.

Do đó đường thẳng $ (cũng đi qua $ và phân biệt với $) không thể cũng song song với đường thẳng $.

Vậy đường thẳng $ cắt đường thẳng $.

Chú ý quan trọng

Từ tiên đề Euclid ta suy ra được: Nếu một đường thẳng cắt một trong hai đường thẳng song song thì nó cũng cắt đường thẳng còn lại.

Luyện tập 1 Phát biểu diễn đạt đúng nội dung của tiên đề Euclid

Phát biểu nào sau đây diễn đạt đúng nội dung của tiên đề Euclid?

(1) Cho điểm $ nằm ngoài đường thẳng $. Đường thẳng đi qua $ và song song với $ là duy nhất.

(2) Có duy nhất một đường thẳng song song với một đường thẳng cho trước.

(3) Qua điểm $ nằm ngoài đường thẳng $ có ít nhất một đường thẳng song song với $.

Xem lời giải chi tiết Luyện tập 1

• Phát biểu (1) là phát biểu ĐÚNG vì diễn đạt chuẩn xác nội dung tiên đề Euclid: qua điểm $ ở ngoài đường thẳng $, chỉ có duy nhất một đường thẳng song song với $.

• Phát biểu (2) là phát biểu SAI, vì với một đường thẳng cho trước có vô số đường thẳng song song với nó (mỗi điểm ở ngoài lại có một đường thẳng song song).

• Phát biểu (3) là phát biểu SAI, vì cụm từ "có ít nhất một" bao hàm cả trường hợp có từ hai đường thẳng trở lên, trái với tính chất "chỉ có duy nhất một".

2

Tính chất của hai đường thẳng song song

Hệ quả về các góc so le trong và đồng vị
HĐ2 Đo góc so le trong và góc đồng vị khi hai đường thẳng song song

Vẽ hai đường thẳng song song , b$. Kẻ đường thẳng $ cắt đường thẳng $ tại $ và cắt đường thẳng $ tại $. Trên Hình 3.34:

  • a) Em hãy đo một cặp góc so le trong rồi rút ra nhận xét;
  • b) Em hãy đo một cặp góc đồng vị rồi rút ra nhận xét.
Hình 3.34 SGK
Xem nhận xét của HĐ2

Nhận xét:

a) Sau khi đo, ta thấy cặp góc so le trong có số đo bằng nhau.

b) Sau khi đo, ta thấy cặp góc đồng vị có số đo bằng nhau.

Tính chất của hai đường thẳng song song

Nếu một đường thẳng cắt hai đường thẳng song song thì:

• Hai góc so le trong bằng nhau;

• Hai góc đồng vị bằng nhau.

Ví dụ 2 Tính số đo góc dựa vào tính chất hai đường thẳng song song

Cho Hình 3.35, biết \parallel x'y'$ và $\widehat{BAy} = 50^\circ$. Tính số đo các góc $\widehat{ABx'}$ và $\widehat{y'Bz'}$.

Hình 3.35 SGK
Xem lời giải chi tiết Ví dụ 2

• Ta có \parallel x'y'$, suy ra $\widehat{ABx'} = \widehat{BAy}$ (hai góc so le trong).

Do đó $\widehat{ABx'} = 50^\circ$.

• Cũng từ \parallel x'y'$ suy ra $\widehat{y'Bz'} = \widehat{BAy}$ (hai góc đồng vị).

Vậy $\widehat{y'Bz'} = 50^\circ$.

Luyện tập 2 Áp dụng tính góc và nhận biết quan hệ vuông góc

1. Cho Hình 3.36, biết \parallel BC, \widehat{ABC} = 60^\circ, \widehat{MNC} = 150^\circ$. Hãy tính số đo các góc $\widehat{BMN}$ và $\widehat{ACB}$.

Hình 3.36 SGK
Xem lời giải Câu 1

• Vì \parallel BC$ nên góc $\widehat{AMN}$ và góc $\widehat{ABC}$ là hai góc đồng vị: $\widehat{AMN} = \widehat{ABC} = 60^\circ$.

Vì $\widehat{BMN}$ và $\widehat{AMN}$ là hai góc kề bù nên:

$\widehat{BMN} = 180^\circ - \widehat{AMN} = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ$.

• Góc $\widehat{ANM}$ và $\widehat{MNC}$ kề bù nên:

$\widehat{ANM} = 180^\circ - \widehat{MNC} = 180^\circ - 150^\circ = 30^\circ$.

Vì \parallel BC$ nên $\widehat{ACB}$ và $\widehat{ANM}$ là hai góc đồng vị, do đó:

$\widehat{ACB} = \widehat{ANM} = 30^\circ$.

2. Cho Hình 3.37, biết rằng ' \parallel yy'$ và ' \perp xx'$. Tính số đo góc $\widehat{ABy}$ và cho biết '$ có vuông góc với '$ không.

Hình 3.37 SGK
Xem lời giải Câu 2

• Vì ' \perp xx'$ tại $ nên $\widehat{x'AB} = 90^\circ$.

Vì ' \parallel yy'$ nên hai góc so le trong bằng nhau: $\widehat{ABy} = \widehat{x'AB} = 90^\circ$.

• Vì $\widehat{ABy} = 90^\circ$ nên đường thẳng '$ vuông góc với đường thẳng '$ (' \perp yy'$).

Nhận xét mở rộng (Tính chất quan trọng)

• Quan hệ từ vuông góc đến song song: Một đường thẳng vuông góc với một trong hai đường thẳng song song thì nó cũng vuông góc với đường thẳng kia.

• Tính chất ba đường thẳng song song (Hình 3.38): Hai đường thẳng phân biệt cùng song song với một đường thẳng thứ ba thì chúng song song với nhau: \parallel c$ và \parallel c \implies a \parallel b$.

Hình 3.38 SGK

Bài tập SGK trang 53 – 54

Lời giải chi tiết từng bước cho 7 bài toán sách giáo khoa
Bài 3.17 Tính số đo góc khi hai đường thẳng song song (Hình 3.39)

Cho Hình 3.39, biết rằng \parallel pq$. Tính số đo các góc $\widehat{mHK}, \widehat{vHn}$.

Hình 3.39 SGK
Xem lời giải chi tiết Bài 3.17

Trên Hình 3.39, cát tuyến $ cắt hai đường thẳng song song $ và $ tại $ và $. Góc đã cho là góc $\widehat{qKv} = 70^\circ$.

• Vì \parallel pq$ nên hai góc so le trong bằng nhau: $\widehat{mHK} = \widehat{qKv} = 70^\circ$.

• Vì \parallel pq$ nên hai góc đồng vị bằng nhau: $\widehat{vHn} = \widehat{qKv} = 70^\circ$.

Vậy $\widehat{mHK} = 70^\circ$ và $\widehat{vHn} = 70^\circ$.

Bài 3.18 Giải thích song song và tính góc (Hình 3.40)

Cho Hình 3.40.

a) Giải thích tại sao \parallel By$.

b) Tính $\widehat{CDm}$.

Hình 3.40 SGK
Xem lời giải chi tiết Bài 3.18

a) Giải thích tại sao \parallel By$:

Xét hai đường thẳng $ và $ bị cắt bởi đường thẳng $ tại $ và $.

Ta có: $\widehat{xBA} = 70^\circ$ và $\widehat{BAm} = 70^\circ$.

Hai góc này ở vị trí so le trong và có số đo bằng nhau ($70^\circ = 70^\circ$).

Do đó \parallel By$ (theo dấu hiệu nhận biết hai đường thẳng song song).

b) Tính $\widehat{CDm}$:

Vì \parallel By$ nên góc $\widehat{CDm}$ và góc $\widehat{tCy}$ là hai góc đồng vị đối với cát tuyến $.

Do đó $\widehat{CDm} = \widehat{tCy} = 120^\circ$.

Bài 3.19 Nhận biết hai đường song song và tính góc (Hình 3.41)

Cho Hình 3.41.

a) Giải thích tại sao ' \parallel yy'$.

b) Tính số đo góc $\widehat{MNB}$.

Hình 3.41 SGK
Xem lời giải chi tiết Bài 3.19

a) Giải thích tại sao ' \parallel yy'$:

Cát tuyến '$ cắt hai đường thẳng '$ và '$ tại $ và $.

Ta có $\widehat{t'Ax'} = 65^\circ$ và $\widehat{yBt} = 65^\circ$ (hoặc hai góc đồng vị bằng $65^\circ$).

Vì hai góc đồng vị bằng nhau nên theo dấu hiệu nhận biết, ta có ' \parallel yy'$.

b) Tính số đo góc $\widehat{MNB}$:

Vì ' \parallel yy'$ nên góc $\widehat{MNB}$ (góc nằm phía trong bên trái của cát tuyến '$) và góc $\widehat{v'Mx'} = 70^\circ$ có quan hệ góc so le trong hoặc góc trong cùng phía.

Cụ thể: $\widehat{xMN} = \widehat{v'Mx'} = 70^\circ$ (hai góc đối đỉnh) hoặc góc so le trong với $\widehat{v'Mx'}$ là $\widehat{MNy'} = 70^\circ$.

Do $\widehat{MNB}$ kề bù với $\widehat{MNy'}$ nên: $\widehat{MNB} = 180^\circ - 70^\circ = 110^\circ$.

Vậy $\widehat{MNB} = 110^\circ$.

Bài 3.20 Tính các góc trong hình thang vuông (Hình 3.42)

Cho Hình 3.42, biết rằng \parallel Dy, \widehat{A} = 90^\circ, \widehat{BCy} = 50^\circ$. Tính số đo các góc $\widehat{ADC}$ và $\widehat{ABC}$.

Hình 3.42 SGK
Xem lời giải chi tiết Bài 3.20

• Vì \parallel Dy$ mà \perp Ax$ (do $\widehat{A} = 90^\circ$) nên theo tính chất từ vuông góc đến song song, ta có \perp Dy$.

Do đó $\widehat{ADC} = 90^\circ$.

• Vì \parallel Dy$ nên góc $\widehat{ABC}$ và góc $\widehat{BCy}$ là hai góc so le trong đối với cát tuyến $.

Suy ra $\widehat{ABC} = \widehat{BCy} = 50^\circ$.

Bài 3.21 Chứng minh song song và quan hệ vuông góc (Hình 3.43)

Cho Hình 3.43. Giải thích tại sao:

a) ' \parallel By$;

b) \perp HK$.

Hình 3.43 SGK
Xem lời giải chi tiết Bài 3.21

a) Giải thích tại sao ' \parallel By$:

Cát tuyến $ cắt hai tia '$ và $.

Ta có $\widehat{xAB} = 45^\circ$ và $\widehat{ABy} = 45^\circ$.

Hai góc này ở vị trí so le trong và có số đo bằng nhau ($45^\circ = 45^\circ$).

Do đó đường thẳng chứa tia '$ song song với đường thẳng chứa tia $ (' \parallel By$).

b) Giải thích tại sao \perp HK$:

Theo giả thiết trên hình vẽ, ta có \perp Ax'$ tại $.

Mặt khác theo câu a, ta đã có ' \parallel By$.

Áp dụng tính chất: Một đường thẳng vuông góc với một trong hai đường thẳng song song thì nó cũng vuông góc với đường thẳng kia.

Suy ra \perp HK$ tại $.

Bài 3.22 Vận dụng Tiên đề Euclid cho tam giác

Cho tam giác $. Vẽ đường thẳng $ đi qua $ và song song với $. Vẽ đường thẳng $ đi qua $ và song song với $. Có thể vẽ được bao nhiêu đường thẳng $, bao nhiêu đường thẳng $? Vì sao?

Minh họa Bài 3.22
Xem lời giải chi tiết Bài 3.22

• Vì $ là một điểm nằm ngoài đường thẳng chứa cạnh $, nên theo Tiên đề Euclid, qua điểm $ chỉ có duy nhất một đường thẳng song song với $.

Vậy chỉ vẽ được duy nhất 1 đường thẳng $.

• Tương tự, vì $ là một điểm nằm ngoài đường thẳng chứa cạnh $, nên theo Tiên đề Euclid, qua điểm $ chỉ có duy nhất một đường thẳng song song với $.

Vậy chỉ vẽ được duy nhất 1 đường thẳng $.

Bài 3.23 Tính chất bắc cầu của quan hệ song song (Hình 3.44)

Cho Hình 3.44. Giải thích tại sao:

a) \parallel EF$;

b) \parallel EF$;

c) \parallel MN$.

Hình 3.44 SGK
Xem lời giải chi tiết Bài 3.23

a) Giải thích tại sao \parallel EF$:

Cát tuyến $ cắt hai đường thẳng $ và $.

Ta có $\widehat{DNM} = 30^\circ$ và $\widehat{DFE} = 60^\circ$ (hoặc góc đồng vị: $\widehat{DMN} = \widehat{DEF} = 30^\circ$ với cát tuyến $).

Vì hai góc đồng vị bằng nhau (cùng bằng $30^\circ$) nên \parallel EF$.

b) Giải thích tại sao \parallel EF$:

Cát tuyến $ (hoặc $) cắt hai đường thẳng $ và $.

Ta có góc đồng vị $\widehat{DHK} = \widehat{DFE} = 60^\circ$ (hoặc $\widehat{DKH} = \widehat{DFE} = 60^\circ$).

Vì hai góc đồng vị bằng nhau nên \parallel EF$.

c) Giải thích tại sao \parallel MN$:

Theo câu a, ta có \parallel EF$.

Theo câu b, ta có \parallel EF$.

Áp dụng tính chất bắc cầu: Hai đường thẳng phân biệt cùng song song với một đường thẳng thứ ba thì chúng song song với nhau.

Do đó \parallel MN$.

Em có biết? – Nhà toán học Euclid
Nhà toán học Euclid
Nhà toán học Euclid (Ơ-clít) Thế kỉ III trước Công nguyên

Euclid là nhà toán học lỗi lạc thời cổ Hy Lạp, sống vào thế kỉ III trước Công nguyên. Có thể nói hầu hết kiến thức hình học ở cấp Trung học cơ sở hiện nay đều đã được đề cập một cách khá hệ thống, chính xác trong bộ sách "Cơ bản" (Elements) gồm 13 cuốn do Euclid viết ra.

Tục truyền có lần vua Ptolemy (Pơ-tô-lê-mê) hỏi Euclid: "Liệu có thể đến với Hình học bằng con đường khác ngắn hơn không?". Ông trả lời ngay: "Tâu Bệ hạ, trong Hình học không có con đường dành riêng cho vua chúa".

(Theo Phan Đức Chính, Toán 7, tập một, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2019, tr. 93)