Thầy thể dục buộc sợi dây dài 5 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 3 m về phía đông rồi 4 m về phía bắc; Bình đi 4 m đông, 4 m bắc; Chi đi 2 m tây, 4 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 5 m
Viên phấn luôn cách gốc cây O đúng 5 m. Hai hướng đông và bắc vuông góc, nên ta tính khoảng cách theo định lí Pythagore:
Bạn
An
Bình
Chi
Khoảng cách đến O
32+42=5 m
42+42=32 m
22+42=20 m
An cách O đúng 5 m nên đứng trên vạch. Vạch gồm mọi điểm cách O đúng 5 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 2R). 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.
Ba vị trí của một điểm đối với đường tròn (O;R)
Trở lại câu hỏi đầu bài: OB=32≈5,66>5 và OC=20≈4,47<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 R.
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′ đối xứng với A qua O thì OA′=OA=R. Nếu A′′ đối xứng với A qua đường thẳng d đi qua O thì d là trung trực của AA′′, nên OA′′=OA=R. Vậy A′, A′′ cùng thuộc đường tròn.
Thuật ngữ
Tóm tắt
Đường tròn (O;R) gồm các điểm cách O đúng R; đường kính dài 2R.
M nằm trên, trong, ngoài (O;R) khi OM=R, OM<R, OM>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) và ba điểm A, B, C với OA=3 cm, OB=4 cm, OC=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 R.
Gợi ý các bước:
So sánh OA, OB, OC với 4.
Xem lời giải
Ta có OA=3<4, OB=4, OC=4,5>4.
Vậy A nằm trong, B nằm trên, C nằm ngoài đường tròn.
Đáp số.A nằm trong, B nằm trên, C nằm ngoài đường tròn.
Bài 2
Cho hình vuông ABCD cạnh 4 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:
Tính AC theo định lí Pythagore.
Suy ra OA=OB=OC=OD.
Xem lời giải
Ta có AC=42+42=42 (cm). Gọi O là giao điểm hai đường chéo, khi đó OA=OB=OC=OD=2AC=22≈2,83 (cm).
Vậy bốn đỉnh thuộc đường tròn (O;22 cm), R≈2,83 cm.
Đáp số.R=22≈2,83 cm.
Bài 3
Cho đường tròn (O;5 cm) và điểm A thuộc đường tròn. Gọi A′ là điểm đối xứng với A qua O. Chứng minh rằng A′ thuộc đường tròn và tính AA′.
Kiến thức và gợi ý cách làm
Kiến thức:O là trung điểm của AA′.
Gợi ý các bước:
Suy ra OA′=OA, rồi tính AA′.
Xem lời giải
Vì O là trung điểm của AA′ nên OA′=OA=5 cm, suy ra A′ thuộc đường tròn. Ta có AA′=OA+OA′=10 cm.
Vậy A′ thuộc đường tròn và AA′=10 cm.
Đáp số.AA′=10 cm.
Bài 4
Một chiếc loa đặt tại O nghe rõ trong bán kính 30 m. Từ O, nhà H1 ở 18 m về phía đông rồi 24 m về phía bắc; nhà H2: 20 m đông, 25 m bắc; nhà H3: 10 m đông, 27 m bắc. Nhà nào nghe rõ, nhà nào ở đúng biên, nhà nào ở ngoài vùng nghe rõ?
Vậy H3 nghe rõ, H1 ở đúng biên, H2 ở ngoài vùng nghe rõ.
Đáp số.H3 nghe rõ; H1 ở đúng biên; H2 ở ngoài vùng nghe rõ.
Bài 5
Minh cắt một chiếc bánh pizza hình tròn bán kính 15 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:
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 30 cm.
Vậy hai phần bằng nhau và vết cắt dài 30 cm.
Đáp số. Hai phần bằng nhau; vết cắt dài 30 cm.
Bài 6
Cho đường tròn (O;6 cm) và điểm A thuộc đường tròn. Lấy điểm M sao cho AOM=90∘ và OMA=30∘. Điểm M 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 của góc nhọn bằng cạnh đối chia cạnh kề.
Gợi ý các bước:
Xét tam giác OMA vuông tại O, viết tanOMA.
Tính OM và so sánh với 6.
Xem lời giải
Xét tam giác OMA vuông tại O, ta có tanOMA=OMOA, suy ra
OM=tan30∘6=63≈10,39(cm)>6cm.
Vậy M nằm ngoài đường tròn.
Đáp số.M nằm ngoài đường tròn (OM=63≈10,39 cm).
Bài 7
(1,5 điểm) Cho tam giác ABC vuông tại A, có AB=6 cm, AC=8 cm. Gọi M là trung điểm của BC.
a) Tính BC.
b) Chứng minh rằng A, B, C cùng nằm trên đường tròn tâm M. Tính bán kính của đường tròn đó.
c) Gọi D là điểm đối xứng với A qua M. Chứng minh rằng D thuộc đường tròn ở câu b) và ABDC 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:
Dùng định lí Pythagore, rồi chỉ ra MA=MB=MC.
Xét hai đường chéo của ABDC.
Xem lời giải
a) Theo định lí Pythagore, BC=62+82=10 (cm).
b) Ta có MB=MC=MA=2BC=5 cm (tính chất đường trung tuyến ứng với cạnh huyền). Do đó A, B, C thuộc đường tròn (M;5 cm).
c) Ta có MD=MA=5 cm (D đối xứng với A qua M), suy ra D thuộc (M;5 cm). Tứ giác ABDC có hai đường chéo AD=BC cắt nhau tại trung điểm mỗi đường, nên là hình chữ nhật.
Vậy BC=10 cm, R=5 cm và ABDC là hình chữ nhật.
Đáp số. a) BC=10 cm; b) R=5 cm; c) D thuộc (M;5 cm), ABDC là hình chữ nhật.
Bài 8 Thử thách
Cho đường tròn (O;5 cm) và điểm M với OM=3 cm. Điểm A chạy trên đường tròn. Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của MA.
Kiến thức và gợi ý cách làm
Kiến thức: bất đẳng thức tam giác OA−OM<MA<OA+OM.
Gợi ý các bước:
Xét A không nằm trên đường thẳng OM.
Xét hai giao điểm của OM với đường tròn.
Xem lời giải
Nếu A không nằm trên đường thẳng OM, xét tam giác OMA ta có 2<MA<8. Đường thẳng OM cắt đường tròn tại A1, A2 với M nằm giữa O và A1; khi đó MA1=2 cm, MA2=8 cm.
Vậy MA lớn nhất bằng 8 cm (A trùng A2), nhỏ nhất bằng 2 cm (A trùng A1).
Đáp số.MA lớn nhất bằng 8 cm, nhỏ nhất bằng 2 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) và điểm M với OM=5 cm. Khẳng định nào sau đây đúng?
Đáp án: C.
OM=5<6=R. Phương án A so sánh ngược chiều.
Câu 2. Đường kính của đường tròn bán kính 3,5 cm là
Đáp án: B.
d=2R=7 cm. C chia đôi thay vì nhân đôi, D lấy bình phương.
Câu 3. Đường tròn có bao nhiêu trục đối xứng?
Đáp án: D.
Mỗi đường thẳng đi qua tâm là một trục đối xứng.
Câu 4. Bán kính của đường tròn đi qua bốn đỉnh của hình chữ nhật có hai cạnh 5 cm và 12 cm là
Đáp án: D.
Bán kính bằng nửa đường chéo 52+122=13. A quên chia đôi, C lấy nửa tổng hai cạnh.
Phần II. Trắc nghiệm đúng sai
Câu 1. Cho đường tròn (O;5 cm), điểm A với OA=5 cm, điểm B với OB=4 cm và điểm C đối xứng với A qua O. Xét tính đúng sai của các mệnh đề sau:
a) Điểm A nằm trên đường tròn.
b) Điểm B nằm ngoài đường tròn.
c)AC=10 cm.
d) Điểm C nằm trên đường tròn.
Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.
a) Đúng: OA=R. b) Sai: OB<5. c) Đúng: AC=2R. d) Đúng: OC=OA.
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 6 cm (làm tròn kết quả đến hàng phần mười).
Đáp án: 4,2.
Bán kính bằng nửa đường chéo: 262=32≈4,2 cm.
Câu 2. Cho đường tròn (O;10 cm) và điểm M với OM=6 cm. Đường thẳng qua M vuông góc với OM cắt đường tròn tại A và B. Tính AB (đơn vị: cm).
Đáp án: 16.
MA=102−62=8 cm và MB=MA (đối xứng qua OM), nên AB=16 cm.
Xem đáp án và giải thích
Phần I, câu 1: C. OM=5<6=R. Phương án A so sánh ngược chiều.
Phần I, câu 2: B. d=2R=7 cm. C chia đôi thay vì nhân đôi, D lấy bình phương.
Phần I, câu 3: D. Mỗi đường thẳng đi qua tâm là một trục đối xứng.
Phần I, câu 4: D. Bán kính bằng nửa đường chéo 52+122=13. A quên chia đôi, C lấy nửa tổng hai cạnh.
Phần II, câu 1: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. a) Đúng: OA=R. b) Sai: OB<5. c) Đúng: AC=2R. d) Đúng: OC=OA.
Phần III, câu 1: 4,2. Bán kính bằng nửa đường chéo: 262=32≈4,2 cm.
Phần III, câu 2: 16. MA=102−62=8 cm và MB=MA (đối xứng qua OM), nên AB=16 cm.