Lemonmath
English

Mở đầu về đường tròn

Bài 5.1 · 20 phút đọc · Cập nhật

Thầy thể dục buộc sợi dây dài 55 m vào gốc cây giữa sân, đầu kia buộc viên phấn, kéo căng dây và đi một vòng để vẽ vạch. Từ gốc cây, An đi 33 m về phía đông rồi 44 m về phía bắc; Bình đi 44 m đông, 44 m bắc; Chi đi 22 m tây, 44 m nam.

Bạn nào đứng đúng trên vạch, bạn nào trong vòng, bạn nào ngoài vòng?

Đường tròn

Khám phá: những điểm cách gốc cây đúng 55 m

Viên phấn luôn cách gốc cây OO đúng 55 m. Hai hướng đông và bắc vuông góc, nên ta tính khoảng cách theo định lí Pythagore:

Bạn An Bình Chi
Khoảng cách đến OO 32+42=5\sqrt{3^2+4^2}=5 m 42+42=32\sqrt{4^2+4^2}=\sqrt{32} m 22+42=20\sqrt{2^2+4^2}=\sqrt{20} m

An cách OO đúng 55 m nên đứng trên vạch. Vạch gồm mọi điểm cách OO đúng 55 m: đó là một đường tròn.

Đoạn thẳng nối tâm với một điểm của đường tròn cũng gọi là bán kính; đoạn thẳng qua tâm có hai đầu mút trên đường tròn là đường kính (dài 2R2R). Đường tròn cùng phần bên trong nó là hình tròn.

Vị trí của một điểm đối với đường tròn

Ta so sánh khoảng cách từ điểm đến tâm với bán kính.

ROMNP
Ba vị trí của một điểm đối với đường tròn (O;R)(O; R)

Trở lại câu hỏi đầu bài: OB=32≈5,66>5OB=\sqrt{32}\approx5{,}66>5 và OC=20≈4,47<5OC=\sqrt{20}\approx4{,}47<5, nên Bình đứng ngoài vòng, Chi đứng trong vòng.

Để chứng minh nhiều điểm cùng nằm trên một đường tròn, ta chỉ ra một điểm cách đều tất cả các điểm đó.

Một điểm thuộc đường tròn thì cách tâm đúng RR.

Tính đối xứng của đường tròn

Gấp đôi một tấm bìa tròn theo nếp đi qua tâm, hai nửa trùng khít nhau.

Vì sao? Nếu A′A' đối xứng với AA qua OO thì OA′=OA=ROA'=OA=R. Nếu A′′A'' đối xứng với AA qua đường thẳng dd đi qua OO thì dd là trung trực của AA′′AA'', nên OA′′=OA=ROA''=OA=R. Vậy A′A', A′′A'' cùng thuộc đường tròn.

Thuật ngữ

Tóm tắt

  • Đường tròn (O;R)(O; R) gồm các điểm cách OO đúng RR; đường kính dài 2R2R.
  • MM nằm trên, trong, ngoài (O;R)(O; R) khi OM=ROM=R, OM<ROM<R, OM>ROM>R.
  • Tâm là tâm đối xứng; mỗi đường thẳng qua tâm là một trục đối xứng.

Luyện tập

Mỗi bài có phần kiến thức và gợi ý các bước. Hãy tự làm trước, rồi mới bấm xem lời giải.

Bài 1

Cho đường tròn (O;4 cm)(O; 4\text{ cm}) và ba điểm AA, BB, CC với OA=3OA=3 cm, OB=4OB=4 cm, OC=4,5OC=4{,}5 cm. Mỗi điểm nằm trong, nằm trên hay nằm ngoài đường tròn?

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: so sánh khoảng cách đến tâm với RR.

Gợi ý các bước:

  1. So sánh OAOA, OBOB, OCOC với 44.
Xem lời giải

Ta có OA=3<4OA=3<4, OB=4OB=4, OC=4,5>4OC=4{,}5>4.

Vậy AA nằm trong, BB nằm trên, CC nằm ngoài đường tròn.

Đáp số. AA nằm trong, BB nằm trên, CC nằm ngoài đường tròn.

Bài 2

Cho hình vuông ABCDABCD cạnh 44 cm. Chứng minh rằng bốn đỉnh của hình vuông cùng nằm trên một đường tròn. Tính bán kính của đường tròn đó (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm).

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: hai đường chéo hình vuông bằng nhau, cắt nhau tại trung điểm mỗi đường.

Gợi ý các bước:

  1. Tính ACAC theo định lí Pythagore.
  2. Suy ra OA=OB=OC=ODOA=OB=OC=OD.
Xem lời giải

Ta có AC=42+42=42AC=\sqrt{4^2+4^2}=4\sqrt2 (cm). Gọi OO là giao điểm hai đường chéo, khi đó OA=OB=OC=OD=AC2=22≈2,83OA=OB=OC=OD=\dfrac{AC}{2}=2\sqrt2\approx2{,}83 (cm).

Vậy bốn đỉnh thuộc đường tròn (O;22 cm)(O; 2\sqrt2\text{ cm}), R≈2,83R\approx2{,}83 cm.

Đáp số. R=22≈2,83R=2\sqrt2\approx2{,}83 cm.

Bài 3

Cho đường tròn (O;5 cm)(O; 5\text{ cm}) và điểm AA thuộc đường tròn. Gọi A′A' là điểm đối xứng với AA qua OO. Chứng minh rằng A′A' thuộc đường tròn và tính AA′AA'.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: OO là trung điểm của AA′AA'.

Gợi ý các bước:

  1. Suy ra OA′=OAOA'=OA, rồi tính AA′AA'.
Xem lời giải

Vì OO là trung điểm của AA′AA' nên OA′=OA=5OA'=OA=5 cm, suy ra A′A' thuộc đường tròn. Ta có AA′=OA+OA′=10AA'=OA+OA'=10 cm.

Vậy A′A' thuộc đường tròn và AA′=10AA'=10 cm.

Đáp số. AA′=10AA'=10 cm.

Bài 4

Một chiếc loa đặt tại OO nghe rõ trong bán kính 3030 m. Từ OO, nhà H1H_1 ở 1818 m về phía đông rồi 2424 m về phía bắc; nhà H2H_2: 2020 m đông, 2525 m bắc; nhà H3H_3: 1010 m đông, 2727 m bắc. Nhà nào nghe rõ, nhà nào ở đúng biên, nhà nào ở ngoài vùng nghe rõ?

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: định lí Pythagore; so sánh với R=30R=30.

Gợi ý các bước:

  1. Tính OH1OH_1, OH2OH_2, OH3OH_3 rồi so sánh với 3030.
Xem lời giải

Ta có

OH1=182+242=30,OH2=1025≈32,0>30,OH3=829≈28,8<30.OH_1=\sqrt{18^2+24^2}=30,\quad OH_2=\sqrt{1025}\approx32{,}0>30,\quad OH_3=\sqrt{829}\approx28{,}8<30.

Vậy H3H_3 nghe rõ, H1H_1 ở đúng biên, H2H_2 ở ngoài vùng nghe rõ.

Đáp số. H3H_3 nghe rõ; H1H_1 ở đúng biên; H2H_2 ở ngoài vùng nghe rõ.

Bài 5

Minh cắt một chiếc bánh pizza hình tròn bán kính 1515 cm theo một đường thẳng đi qua tâm. Hai phần bánh có bằng nhau không? Tính độ dài vết cắt.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: mỗi đường thẳng qua tâm là một trục đối xứng.

Gợi ý các bước:

  1. Dùng tính đối xứng; vết cắt là một đường kính.
Xem lời giải

Vết cắt qua tâm nên là trục đối xứng, do đó hai phần trùng khít khi gấp lại. Vết cắt là đường kính, dài 3030 cm.

Vậy hai phần bằng nhau và vết cắt dài 3030 cm.

Đáp số. Hai phần bằng nhau; vết cắt dài 3030 cm.

Bài 6

Cho đường tròn (O;6 cm)(O; 6\text{ cm}) và điểm AA thuộc đường tròn. Lấy điểm MM sao cho AOM^=90∘\widehat{AOM}=90^\circ và OMA^=30∘\widehat{OMA}=30^\circ. Điểm MM nằm trong hay nằm ngoài đường tròn? (Ôn lại tỉ số lượng giác của góc nhọn.)

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: tan⁡\tan của góc nhọn bằng cạnh đối chia cạnh kề.

Gợi ý các bước:

  1. Xét tam giác OMAOMA vuông tại OO, viết tan⁡OMA^\tan\widehat{OMA}.
  2. Tính OMOM và so sánh với 66.
Xem lời giải

Xét tam giác OMAOMA vuông tại OO, ta có tan⁡OMA^=OAOM\tan\widehat{OMA}=\dfrac{OA}{OM}, suy ra

OM=6tan⁡30∘=63≈10,39 (cm)>6 cm.OM=\frac{6}{\tan30^\circ}=6\sqrt3\approx10{,}39\ \text{(cm)}>6\ \text{cm}.

Vậy MM nằm ngoài đường tròn.

Đáp số. MM nằm ngoài đường tròn (OM=63≈10,39OM=6\sqrt3\approx10{,}39 cm).

Bài 7

(1,5 điểm) Cho tam giác ABCABC vuông tại AA, có AB=6AB=6 cm, AC=8AC=8 cm. Gọi MM là trung điểm của BCBC.

a) Tính BCBC.

b) Chứng minh rằng AA, BB, CC cùng nằm trên đường tròn tâm MM. Tính bán kính của đường tròn đó.

c) Gọi DD là điểm đối xứng với AA qua MM. Chứng minh rằng DD thuộc đường tròn ở câu b) và ABDCABDC là hình chữ nhật.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: trung tuyến ứng với cạnh huyền bằng nửa cạnh huyền.

Gợi ý các bước:

  1. Dùng định lí Pythagore, rồi chỉ ra MA=MB=MCMA=MB=MC.
  2. Xét hai đường chéo của ABDCABDC.
Xem lời giải

a) Theo định lí Pythagore, BC=62+82=10BC=\sqrt{6^2+8^2}=10 (cm).

b) Ta có MB=MC=MA=BC2=5MB=MC=MA=\dfrac{BC}{2}=5 cm (tính chất đường trung tuyến ứng với cạnh huyền). Do đó AA, BB, CC thuộc đường tròn (M;5 cm)(M; 5\text{ cm}).

c) Ta có MD=MA=5MD=MA=5 cm (DD đối xứng với AA qua MM), suy ra DD thuộc (M;5 cm)(M; 5\text{ cm}). Tứ giác ABDCABDC có hai đường chéo AD=BCAD=BC cắt nhau tại trung điểm mỗi đường, nên là hình chữ nhật.

Vậy BC=10BC=10 cm, R=5R=5 cm và ABDCABDC là hình chữ nhật.

Đáp số. a) BC=10BC=10 cm; b) R=5R=5 cm; c) DD thuộc (M;5 cm)(M; 5\text{ cm}), ABDCABDC là hình chữ nhật.

Bài 8 Thử thách

Cho đường tròn (O;5 cm)(O; 5\text{ cm}) và điểm MM với OM=3OM=3 cm. Điểm AA chạy trên đường tròn. Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của MAMA.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: bất đẳng thức tam giác OA−OM<MA<OA+OMOA-OM<MA<OA+OM.

Gợi ý các bước:

  1. Xét AA không nằm trên đường thẳng OMOM.
  2. Xét hai giao điểm của OMOM với đường tròn.
Xem lời giải

Nếu AA không nằm trên đường thẳng OMOM, xét tam giác OMAOMA ta có 2<MA<82<MA<8. Đường thẳng OMOM cắt đường tròn tại A1A_1, A2A_2 với MM nằm giữa OO và A1A_1; khi đó MA1=2MA_1=2 cm, MA2=8MA_2=8 cm.

Vậy MAMA lớn nhất bằng 88 cm (AA trùng A2A_2), nhỏ nhất bằng 22 cm (AA trùng A1A_1).

Đáp số. MAMA lớn nhất bằng 88 cm, nhỏ nhất bằng 22 cm.

Kiểm tra mini

Kiểm tra mini

Chấm như đề thi tốt nghiệp THPT: Phần I mỗi câu 0,25 điểm; Phần II mỗi câu tối đa 1 điểm (đúng 1, 2, 3, 4 ý được 0,1; 0,25; 0,5; 1 điểm); Phần III mỗi câu 0,5 điểm.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn

Câu 1. Cho đường tròn (O;6 cm)(O; 6\text{ cm}) và điểm MM với OM=5OM=5 cm. Khẳng định nào sau đây đúng?
Câu 2. Đường kính của đường tròn bán kính 3,53{,}5 cm là
Câu 3. Đường tròn có bao nhiêu trục đối xứng?
Câu 4. Bán kính của đường tròn đi qua bốn đỉnh của hình chữ nhật có hai cạnh 55 cm và 1212 cm là

Phần II. Trắc nghiệm đúng sai

Câu 1. Cho đường tròn (O;5 cm)(O; 5\text{ cm}), điểm AA với OA=5OA=5 cm, điểm BB với OB=4OB=4 cm và điểm CC đối xứng với AA qua OO. Xét tính đúng sai của các mệnh đề sau:
a) Điểm AA nằm trên đường tròn.
b) Điểm BB nằm ngoài đường tròn.
c) AC=10AC=10 cm.
d) Điểm CC nằm trên đường tròn.

Phần III. Trắc nghiệm trả lời ngắn

Câu 1. Tính bán kính (đơn vị: cm) của đường tròn đi qua bốn đỉnh của hình vuông cạnh 66 cm (làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Câu 2. Cho đường tròn (O;10 cm)(O; 10\text{ cm}) và điểm MM với OM=6OM=6 cm. Đường thẳng qua MM vuông góc với OMOM cắt đường tròn tại AA và BB. Tính ABAB (đơn vị: cm).

Xem đáp án và giải thích
  1. Phần I, câu 1: C. OM=5<6=ROM=5<6=R. Phương án A so sánh ngược chiều.
  2. Phần I, câu 2: B. d=2R=7d=2R=7 cm. C chia đôi thay vì nhân đôi, D lấy bình phương.
  3. Phần I, câu 3: D. Mỗi đường thẳng đi qua tâm là một trục đối xứng.
  4. Phần I, câu 4: D. Bán kính bằng nửa đường chéo 52+122=13\sqrt{5^2+12^2}=13. A quên chia đôi, C lấy nửa tổng hai cạnh.
  5. Phần II, câu 1: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. a) Đúng: OA=ROA=R. b) Sai: OB<5OB<5. c) Đúng: AC=2RAC=2R. d) Đúng: OC=OAOC=OA.
  6. Phần III, câu 1: 4,2. Bán kính bằng nửa đường chéo: 622=32≈4,2\dfrac{6\sqrt2}{2}=3\sqrt2\approx4{,}2 cm.
  7. Phần III, câu 2: 16. MA=102−62=8MA=\sqrt{10^2-6^2}=8 cm và MB=MAMB=MA (đối xứng qua OMOM), nên AB=16AB=16 cm.