Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 28 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
28
Dung lượng
2 MB
Nội dung
ĐƯỜNG TRÒN CHỦ ĐỀ 1: SỰ XÁC ĐỊNH CỦA ĐƯỜNG TRỊN Định nghĩa: Đường trịn tâm O bán kính R hình gồm điểm cách điểm O khoảng R kí hiệu (O;R) hay (O) + Đường tròn qua điểm A 1,A , ,A n gọi đường tròn ngoại tiếp đa giác A 1A A n + Đường tròn tiếp xúc với tất cạnh đa giác A 1A A n gọi đường tròn nội tiếp đa giác Những tính chất đặc biệt cần nhớ: + Trong tam giác vuông trung điểm cạnh huyền tâm vòng tròn ngoại tiếp + Trong tam giác , tâm vòng tròn ngoại tiếp trọng tâm tam giác + Trong tam giác thường: Tâm vịng trịn ngoại tiếp giao điểm đường trung trực cạnh tam giác Tâm vịng trịn nội tiếp giao điểm đường phân giác tam giác PHƯƠNG PHÁP: Để chứng minh điểm A 1,A , ,A n thuộc đường tròn ta chứng minh điểm A 1,A , ,A n cách điểm O cho trước Ví dụ 1) Cho tam giác ABC có cạnh a AM ,BN ,CP đường trung tuyến Chứng minh điểm B,P,N ,C thuộc đường trịn Tính bán kính đường trịn THCS.TOANMATH.com Giải: Vì tam giác ABC nên trung tuyến đồng thời đường cao Suy AM ,BN ,CP vng góc với BC,AC,AB Từ ta có tam giác BPC,BNC tam giác vuông Với BC cạnh huyền, suy MP MN MB MC Hay: Các điểm B,P,N ,C thuộc đường tròn Đường kính BC a , tâm đường trịn Trung điểm M BC µ D µ 900 Gọi M ,N ,P,Q Ví dụ 2) Cho tứ giác ABCD có C trung điểm AB,BD,DC,CA Chứng minh điểm M ,N ,P,Q thuộc đường trịn Tìm tâm đường trịn Giải: THCS.TOANMATH.com Kéo dài AD,CB cắt điểm T tam giác TCD vuông T + Do MN đường trung bình tam giác ABD nên NM / /AD + MQ đường trung bình tam giác ABC nên MQ / /BC Mặt khác AD BC MN MQ Chứng minh tương tự ta có: MN NP,NP PQ Suy MNPQ hình chữ nhật Hay điểm M ,N ,P,Q thuộc đường trịn có tâm giao điểm O hai đường chéo NQ,MP Ví dụ 3) Cho tam giác ABC cân A nội tiếp đường tròn (O) Gọi M trung điểm AC G trọng tâm tam giác ABM Gọi Q giao điểm BM GO Xác định tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác BGQ Giải: Vì tam giác ABC cân A nên tâm O vòng tròn ngoại tiếp tam giác nằm đường trung trực BC Gọi K giao điểm AO BM THCS.TOANMATH.com Dưng đường trung tuyến MN ,BP tam giác ABM cắt trọng tâm G Do MN / /BC MN AO Gọi K giao điểm BM AO K trọng tâm tam giác ABC suy GK / /AC Mặt khác ta có OM AC suy GK OM hay K trực tâm tam giác OMG MK OG Như tam giác BQG vuông Q Do tâm vịng trịn ngoại tiếp tam giác GQB trung điểm I BG µ B µ 900 Ví dụ 4) Cho hình thang vng ABCD có A BC 2AD 2a, Gọi H hình chiếu vng góc B lên AC M trung điểm HC Tìm tâm bán kính đường trịn ngoại tiếp tam giác BDM Giải: Gọi N trung điểm BH MN đường trung bình tam giác HBC suy MN AB , mặt khác BH AM N trực tâm tam giác ABM suy AN BM Do MN / / BC MN / / AD nên ADMN hình bình hành suy AN / /DM Từ ta có: DM BM hay tam giác DBM vng M nên tâm vịng trịn ngoại tiếp tam giác DBM trung điểm O BD Ta có R MO BD THCS.TOANMATH.com 1 a AB2 AD 4a2 a2 2 Bài toán tương tự cho học sinh thử sức Cho hình chữ nhật ABCD , kẻ BH vng góc với AC Trên AC,CD ta lấy điểm M ,N cho AM DN Chứng minh AH DC điểm M ,B,C,N nằm đường tròn · · Gợi ý: BCN 900 , chứng minh BMN 900 Ví dụ 5).Cho lục giác ABCDEF tâm O Gọi M ,N trung điểm CD,DE AM cắt BN I Chứng minh điểm M ,I,O,N ,D nằm đường tròn Giải: Do ABCDEF lục giác nên OM CD,ON DE M ,N ,C,D nằm đường tròn đường kính OD Vì tam giác OBN OAM nên điểm O cách AM ,BN suy OI phân · giác góc AIN OH AM DH 2OH (Do OH đường trung bình DH AM Kẻ tam giác DAH THCS.TOANMATH.com OK BN OK JO với J AD NB ) DK 2OK (Do DK JD DK BN Kẻ Do OK OH DH DK suy D cách AM ,BN hay ID · · phân giác AIN OID 900 Vậy điểm M ,I,O,N ,D nằm đường trịn đường kính OD Ví dụ 6) Cho hình vuông ABCD Gọi M trung điểm BC,N điểm thuộc đường chéo AC cho AN AC Chứng minh điểm M ,N ,C,D nằm đường tròn Giải: · Ta thấy tứ giác MCDN có MCD 900 nên để chứng minh điểm M ,N ,C,D nằm đường tròn ta chứng · minh MND 900 Cách 1: Kẻ đường thẳng qua N song song với AB cắt BC,A D E,F Xét hai tam giác vuông NEM DFN 1 AB,EN DF AB từ suy NEM DFN 4 · · · · · · NME DNF,MNE NDF MNE DNF 900 Hay tam giác MND EM NF vuông N Suy điểm M ,N ,C,D nằm đường trịn đường kính MD Cách 2: Gọi K trung điểm ID với I giao điểm hai đường chéo Dễ thấy MCKN hình bình hành nên suy CK / /MN Mặt khác NK CD,DK CN K trực tâm tam giác CDN CK ND MN ND THCS.TOANMATH.com Ví dụ 7) Trong tam giác ABC gọi M ,N ,P trung điểm A B,BC,CA A 1,B1,C1 chân đường cao hạ từ đỉnh A ,B,C đến cạnh đối diện A ,B2 ,C trung điểm HA ,HB,HC Khi điểm M ,N ,P,A 1,B1,C1,A ,B2,C nằm đường tròn gọi đường tròn Ơ le tam giác Giải: 2 a) Thật ta có MN P A 2C2 P AC, MA P NC P BH mà BH AC suy MNC 2B2 hình chữ nhật, tương tự ta có MPB2C , NPA 2B2 hình chữ nhật nên điểm M ,N ,P,A 1,B1,C1,A ,B2,C nằm đường trịn có tâm trung điểm đường chéo hình chữ nhật Từ ta suy tâm đường trịn Ơ le trung điểm Q HI THCS.TOANMATH.com Ví dụ 8) Cho tam giác ABC nội tiếp đường tròn (O) AD đường kính (O) M trung điểm BC,H trực tâm tam giác Gọi X,Y ,Z hình chiếu vng góc điểm D lên HB,HC,BC Chứng minh điểm X,Y ,Z,M thuộc đường trịn Giải: Phân tích: M trung điểm BC M trung điểm HD (Bài toán quen thuộc) X,Y ,Z hình chiếu vng góc điểm D lên HB,HC,BC kết hợp tính chất điểm M làm ta liên tưởng đến đường tròn Ơ le tam giác: Từ sở ta có lời giải sau: THCS.TOANMATH.com + Giả sử HB cắt DY I,HC cắt DX K , J trung điểm IK Ta dễ chứng minh BHCD hình bình hành suy hai đường chéo HD,BC cắt trung điểm M đường Vì DX HI, DI HC suy K trực tâm tam giác · · · · · IHD nên KDI (chú ý HI / /CD) CHD (cùng KHI HCD KID · phụ với góc HDI ) Từ suy KID : CHD + Mặt khác CM ,DJ hai trung tuyến tương ứng tam giác · HCM · CHD KID , ta có DIJ : CHM JDI Từ suy DJ BC Z hay Z thuộc đường trịn đường kính MJ Theo tốn ví dụ , đường trịn đường kính MJ đường tròn Ơ le tam giác IHD Từ ta có: X,Y ,Z,M nằm đường trịn đường kính MJ Đó điều phải chứng minh Ví dụ 9) Cho tam giác ABC có trực tâm H Lấy điểm M ,N thuộc tia BC cho MN BC M nằm B,C Gọi D,E hình chiếu vng góc M ,N lên A C,AB Chứng minh cácđiểm A ,D,E,H thuộc đường tròn Giải: Giả sử MD cắt NE K Ta có HB / /MK vng góc · · với AC suy HBC ( góc đồng vị) KMN · · Tương tự ta có HCB kết hợp với giả thiết BC MN KNM BHC KMN SBHC SKMN HK / /BC Mặt khác ta có BC HA nên HK HA hay H thuộc đường tròn đường tròn THCS.TOANMATH.com đường kính AK Dễ thấy E,D (AK ) nên cácđiểm A ,D,E,H thuộc đường tròn Ví dụ 10) Cho tam giác ABC P điểm PA ,PB,PC cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC A 1,B1,C1 Gọi A ,B2 ,C điểm đối xứng với A 1,B1,C1 qua trung điểm BC,CA ,AB Chứng minh rằng: A ,B2 ,C trực tâm H tam giác ABC thuộc đường tròn Giải: + Gọi G trọng tâm tam giác ABC ,theo tốn quen thuộc đường trịn Ơ le G thuộc đoạn OH OG OH Gọi A ,B3 ,C trung điểm BC,CA ,AB Theo giả thiết A trung điểm A 1A , G trọng tâm tam giác ABC AA 1A Gọi A ,B4 ,C trung điểm A A 1,BB1,CC1 THCS.TOANMATH.com CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN µ B µ 900) có O Ví dụ 1) Cho hình thang vuông ABCD (A · trung điểm AB góc COD 900 Chứng minh CD tiếp tuyến đường trịn đường kính AB Giải: · · Kéo dài OC cắt BD E COD 900 suy EOD 900 Xét tam giác COD EOD ta có OD chung OC OA 1 OC OD COD EOD Suy DC DE hay tam OD OB giác ECD cân D Kẻ OH CD OBD OHD OH OB mà OB OA OH OB OA hay A ,H ,B thuộc đường trịn (O) Do CD tiếp tuyến đường trịn đường kính AB Ví dụ 2) Cho hình vng A BCD có cạnh a Gọi M ,N hai điểm cạnh AB,AD cho chu vi tam giác AMN THCS.TOANMATH.com 2a Chứng minh đường thẳng MN tiếp xúc với đường tròn cố định Giải: Trên tia đối BA ta lấy điểm E cho BE ND Ta có BCE DCN CN CE Theo giả thiết ta có: MN AM AN AB AD AM MB AN DN AM AN MB BE Suy MN MB BE ME · · Từ ta suy MNC MEC CMN Kẻ CH MN CMB CH CB CD a Vậy D,H ,B thuộc đường tròn tâm C bán kính CB a suy MN ln tiếp xúc với đường trịn tâm C bán kính a Ví dụ 3) Cho tam giác ABC cân A đường cao BH Trên nửa mặt phẳng chứa C bờ AB vẽ Bx BA cắt đường trịn tâm B bán kính BH D Chứng minh CD tiếp tuyến (B) Giải: THCS.TOANMATH.com µ C µ Vì Vì tam giác ABC cân A nên ta có: B ¶ 900 Mặt khác ta có B ¶ 900 B ¶ B ¶ Bx BA B 1 ¶ B ¶ , BH BD R Hai tam giác BHC BDC có BC chung, B · · suy BHC BDC(c.g.c) suy BHC BDC 900 Nói cách khác CD tiếp tuyến đường trịn (B) Ví dụ 4) Cho tam giác ABC vuông A (AB AC) đường cao AH Gọi E điểm đối xứng với B qua H Đường tròn tâm O đường kính EC cắt AC K Chứng minh HK tiếp tuyến đường trịn (O) Giải: Vì tam giác EKC có cạnh EC đường kính (O) nên · EKC 900 Kẻ HI AC BA / /HI / /EK suy AI IK t ú ta cú ả B ( phụ với góc hai tam giác AHK cân H Do K ¶ C ¶ · · góc BAH ) Mặt khác ta có: K ,IHK THCS.TOANMATH.com µ C ¶ 900 K ¶ K ¶ 900 suy ( tam giác KOC cân O ) Mà B · HKO 900 hay HK tiếp tuyến (O) Ví dụ 5) Cho tam giác ABC vuông A đường cao AH Vẽ đường trịn tâm A bán kính AH kẻ tiếp tuyến BD,CE với (A ) ( D,E tiếp điểm khác H ) Chứng minh DE tiếp xúc với đường trịn đường kính BC Giải: Theo tính chất hai tiếp tuyến cắt ta có: · · · · · · · · · Suy DAB DAB HAB,CAH CAE CAE HAB CAH BAC 900 · · · · hay DAB CAE HAB CAH 1800 D,A ,E thẳng hàng Gọi O trung điểm BC O tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC Mặt khác AD AE nên OA đường trung bình hình thang vuông BDEC suy OA DE A Nói cách khác DE tiếp tuyến đường trịn (O) Đường kính BC THCS.TOANMATH.com Ví dụ 6) Cho tam giác ABC ngoại tiếp đường tròn tâm I bán kính r Giả sử (I;r) tiếp xúc với cạnh A B,BC,CE D,E,F Đặt AB c,BC a,AC b,AD x,BE y,CF z a) Hãy tính x,y,z theo a,b,c b) Chứng minh S p.r (trong S diện tích tam giác p chu vi tam giác, r bán kính vịng trịn ngoại tiếp tam giác c) Chứng minh: 1 1 (ha ;hb ;hc ) r hb hc đường cao kẻ từ đỉnh A ,B,C tam giác A ,B,C Giải: THCS.TOANMATH.com a) Từ giả thiết ta có AF AD x,BD BE y,CE CF z Từ x y c y z a suy z x b Lần lượt trừ vế phương trình (4) x y z a b c a b c pc z a c b p b hệ cho phương trình ta thu được: y b c a pa x b) Ta có SABC SIAB SIAC SIBC 1 r.AB r.AC r.BC r.2p p.r 2 c) Ta có S p 1 a b c 1 1 a.ha , , a b c 2S hb 2S hc 2S hb hc 2S S r VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA HAI ĐƯỜNG TRỊN Xét hai đường tròn (O;R),(O';R') A) Hai đường tròn tiếp xúc nhau: Khi hai đường trịn tiếp xúc nhau, xảy khả Trường hợp 1: Hai đường trịn tiếp xúc ngồi: + Điều kiện R R' OO' Tiếp điểm nằm đường nối tâm hai đường tròn Đường nối tâm trục đối xứng hai đường trịn THCS.TOANMATH.com Ví dụ 1: Cho hai đường trịn (O) (O') tiếp xúc ngồi A Qua A kẻ cát tuyến cắt (O) C , cắt đường tròn (O') D a) Chứng minh OC / /O'D b) Kẻ tiếp tuyến chung MN , gọi P , Q điểm đối xứng với M ,N qua OO' Chứng minh MNQP hình thang cân MN PQ MP NQ · c) Tính góc MAN Gọi K giao điểm AM với (O') Chứng minh N ,O',K thẳng hàng Giải: a) Do hai đường trịn (O) (O') tiếp xúc ngồi A nên A · · · · · · nằm OO' Ta có CAO Lại có OCA OAD,O'AD O'DA DAO' THCS.TOANMATH.com tam giác COA , DO'A tam giác cân Từ suy · · OCA O'DA OC / /O'D b) + Vì MP OO',NQ OO' MP / /OO' MNQP hình thang Vì M đối xứng với P qua OO' , N đối xứng với Q qua OO' · · O đối xứng với O qua OO' nên OPM OMP 900 Mặt · · · · khác MPQ,PMN phụ với góc OPM nên OMP · · suy MNQP hình thang cân MPQ PMN (Chú ý: Từ ta suy PQ tiếp tuyến chung hai đường tròn) + Kẻ tiếp tuyến chung qua A hai đường tròn cắt MN ,PQ R,S ta có: RM RA RN ,SA SP SQ suy MN PQ 2RS Mặt khác RS đường trung bình hình thang nên MP NQ 2RS hay MP NQ MN PQ c) Từ câu b ta có AR RM RN nên tam giác MAN vuông · A , từ suy NAK 900 KN đường kính (O') , hay N ,O',K thẳng hàng Ví dụ 2: Cho hai đường tròn (O;R) (O';R') tiếp xúc A với (R R') Đường nối tâm OO' cắt (O),(O') B,C Dây DE (O) vng góc với BC trung điểm K BC a) Chứng minh BDCE hình thoi b) Gọi I giao điểm EC (O') Chứng minh D,A ,I thẳng hàng c) Chứng minh KI tiếp tuyến (O') Giải: THCS.TOANMATH.com Vì BC vng góc với đường thẳng DE nên DK KE,BK KC (theo giả thiết) tứ giác BDCE hình bình hành, lại có BC DE nên hình thoi b) Vì tam giác BDA nội tiếp đường trịn O1 có BA đường kính nên BDA vng D Gọi I ' giao điểm DA với · 'C 900 (1) (vì so le với BDA · CE AI ) Lại có AIC nội tiếp đường trịn O2 có AC đường kính nên tam giác AIC · vuông I , hay AIC 900 (2) Từ (1) (2) suy I I ' Vậy D,A ,I thẳng hàng c) Vì tam giác DIE vng I có IK trung tuyến ng vi ả Ià (1) Li cú D ả C ¶ (2) cạnh huyền DE nên KD KI KE D ¶ C ¶ (3), O C O I bán kính · phụ với DEC C 2 đường tròn O2 · Từ (1),(2),(3) suy Iµ2 Iµ3 Iµ2 Iµ5 Iµ5 Iµ3 900 hay KIO 90 KI vng góc với bán kính O2I đường trịn O2 Vậy KI tiếp tuyến đường tròn O Ví dụ 3) Chứng minh rằng: Trong tam giác tâm vòng tròn ngoại tiếp O trọng tâm G trực tâm H nằm đường thẳng HG 2GO (Đường thẳng Ơ le) Gọi R,r,d bán kính vịng trịn ngoại tiếp nội tiếp khoảng cách hai tâm chứng minh d2 R r2 (Hệ thức Ơ le) THCS.TOANMATH.com Giải: + Kẻ đường kính AD đường trịn (O) · ACD 900 DC AC mặt khác BH AC BH / /DC , tương tự ta có: CH / /BD BHCD hình bình hành hai đường chéo cắt trung điểm đường Suy OM đường trung bình tam giác AHD Giả sử HO AM G GM OM G trọng tâm tam giác ABC HG 2GO GA HA Nhận xét: Nếu kéo dài đường cao AH cắt (O) H ' ta có H ,H ' đối xứng qua BC Suy tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC đối xứng với tâm đường tròn ngoại tiếp HBC qua BC THCS.TOANMATH.com + Ta có : IA.IF R d2 (Xem phần tính chất tiếp tuyến, cát tuyến) Mặt khác AF phân giác góc A FB FC FI 1µ · · FAC A Kẻ đường kính FN FCN 900 FNC Tam giác IAK ,FNC hai tam giác vng có góc nhọn nên đồng dạng với Từ suy IA IK IA.FC FN.IK IA.FC 2Rr Hay d2 R r2 FN FC B Hai đường tròn cắt nhau: Khi hai đường trịn (O1),(O2) cắt theo dây AB O1O AB trung điểm H AB Hay AB đường trung trực O1O2 Khi giải toán liên quan dây cung đường tròn, cát tuyến ta cần ý kẻ thêm đường phụ đường vng góc từ tâm đến dây cung THCS.TOANMATH.com Ví dụ Cho hai đường tròn (O1;R),(O2 ;R) cắt A ,B ( O1,O nằm khác phía so với đường thẳng AB ) Một cát tuyến PAQ xoay quanh A P O1 ,Q O2 cho A nằm P Q Hãy xác đinh vị trí cát tuyến PAQ trường hợp a) A trung điểm PQ b) PQ có độ dài lớn c) Chu vi tam giác BPQ lớn d) SBPQ lớn Lời giải: a) Giả sử xác định vị trí cát tuyến PAQ cho PA AQ Kẻ O1H vng góc với dây PA PH HA PA Kẻ O2K vng góc với dây AQ AK KQ AQ Nên AH AK THCS.TOANMATH.com Kẻ Ax / /O,H / /O 2K cắt O , O2 I O1I IO Ax PQ Từ suy cách xác định vị trí cát tuyến PAQ cát tuyến PAQ vng góc với IA A với I trung điểm đoạn nối tâm O1O2 b) Trên hình, ta thấy PA HK Kẻ O2M O1H tứ giác MHKO2 có ba góc vng nên hình chữ nhật HK MO2 Lúc O2M đường vng góc kẻ từ O2 đến đường thẳng O1H ,O 2O1 đường xiên kẻ từ O2 đến đường thẳng O1H Nên O2M O1O2 hay PQ 2HK 2O2M 2O1O2 (không đổi) dấu đẳng thức xảy M O hay PQ / /O1O Vậy vị trí cát tuyến PAQ / /O1O PQ có độ dài lớn c) Qua A kẻ cát tuyến CAD vng góc với BA Thì tam giác ABC ABD vuông A nội tiếp đường tròn O1 , O2 nên O1 trung điểm BC O2 trung điểm BD Lúc O1O2 đường trung bình tam giác BCD nên O1O2 / /CD suy PQ 2O1O (1) (theo câu b) Lại có BQ BD (2), BP BC (3) Từ (1),(2),(3) suy chu vi tam giác BPQ,C PQ BQ BP 2 O1O R1 R (khơng đổi) Dấu có P C,Q D Vậy chu vi tam giác BPQ đạt giá trị lớn cát tuyến PAQ vuông góc với dây BA A THCS.TOANMATH.com d) Kẻ BN PQ BN BA 2 Lúc SBPQ BN.PQ BA.CD khơng đổi Vậy SBPQ đạt giá trị lớn cát tuyến PAQ vng góc với dây chung BA A Ví dụ Cho hai đường trịn (O1;R),(O2 ;R) cắt đường thẳng O1H cắt O1 K , cắt (O2) B , O2H cắt O1 C, cắt (O2) D Chứng minh ba đường thẳng BC,BD,HK đồng quy điểm Lời giải: Gọi giao điểm AC với BD E Các tam giác A CH ,AKH nội tiếp đường trịn O1 có cạnh HA đường kính nên tam giác ACH vuông C , tam giác AKH vuông K suy DC AE (1), HK AK (2) THCS.TOANMATH.com Lại có tam giác HKD,HBD nối tiếp dường trịn O2 có cạnh HD đường kính nên tam giác HKD vng K , tam giác HBD vuông B suy ra: HK KD (3), AB DE (4) Từ (2) (3) suy A ,K ,D thẳng hàng nên HK AD (5) Từ (1) (4)suy H trực tâm tam giác AED , EH AD (6) Từ (5) (6) suy H EK (vì qua H ngồi đường thẳng AD kẻ đường thẳng vng góc với AD ) Vậy AC,BD,HK đồng quy E giao điểm AC BD THCS.TOANMATH.com ... 900 Ví dụ 5).Cho lục giác ABCDEF tâm O Gọi M ,N trung điểm CD ,DE AM cắt BN I Chứng minh điểm M ,I,O,N ,D nằm đường tròn Giải: Do ABCDEF lục giác nên OM CD ,ON DE M ,N ,C,D nằm đường trịn... ngoại tiếp tam giác ABC Mặt khác AD AE nên OA đường trung bình hình thang vuông BDEC suy OA DE A Nói cách khác DE tiếp tuyến đường trịn (O) Đường kính BC THCS.TOANMATH.com Ví dụ 6) Cho tam... Giải: THCS.TOANMATH.com Vì BC vng góc với đường thẳng DE nên DK KE,BK KC (theo giả thi? ??t) tứ giác BDCE hình bình hành, lại có BC DE nên hình thoi b) Vì tam giác BDA nội tiếp đường trịn