Chuyên đề Liên hệ giữa dây và khoảng cách từ tâm đến dây (2022) - Toán 9

Chuyên đề Liên hệ giữa dây và khoảng cách từ tâm đến dây - Toán 9

A. Lý thuyết

1. Định lý 1

Trong một đường tròn:

a) Hai dây bằng nhau thì cách đều tâm.

b) Hai dây cách đều tâm thì bằng nhau.

Áp dụng vào hình vẽ như sau:

Ta có OH ⊥ AB; OK ⊥ CD.

AB = CD ⇔ OH = OK

2. Định lý 2

Trong hai dây của một đường tròn:

a) Dây nào lớn hơn thì dây đó gần tâm hơn.

b) Dây nào gần tâm hơn thì dây đó lớn hơn.

Áp dụng vào hình vẽ như sau:

Ta có: OA = OB = OC = OD = R

OH < OK ⇒ AB > CD

Do

3. Ví dụ cụ thể

Câu 1: Cho đường tròn tâm O có bán kính là 5cm, dây AB dài 8cm.

a) Tính khoảng cách từ tâm O đến dây AB.

b) Gọi I là điểm thuộc dây AB sao cho AI = 1cm. Kẻ dây CD qua I vuông góc với AB. Chứng minh rằng CD = AB

Hướng dẫn:

a) Gọi H là trung điểm của AB.

AH = HB = AB/2 = 4 cm

⇒ OH ⊥ AB.

Khi đó:

b)Điểm I nằm giữa A và H nên: AI + IH = AH

suy ra: IH = AH – AI = 4 - 1= 3 cm

Từ O kẻ OK ⊥ CD.

Ta có OKIH là hình chữ nhật mà có OH = IH = 3cm ⇒ OKIH là hình vuông

Nhận xét: Khoảng cách từ O đến AB bằng khoảng cách từ O đến CD nên

Giải thích:

B. Bài tập

I. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Cho đường tròn (O; R = 25). Khi đó dây cung lớn nhất của đường tròn đó bằng?

A. 12,5

B. 25

C. 50

D. 20

Câu 2: Cho đường tròn (O; R = 20). Cho dây cung MN có độ dài 36. Khoảng cách từ tâm O đến dây cung là?

A. 15

B. √35

C. √76

D. 20

II. Bài tập tự luận có lời giải

Câu 1: Cho đường tròn tâm O có bán kính là 5cm, dây AB dài 8cm.

a) Tính khoảng cách từ tâm O đến dây AB.

b) Gọi I là điểm thuộc dây AB sao cho AI = 1cm. Kẻ dây CD qua I vuông góc với AB. Chứng minh rằng CD = AB

Lời giải:

a) Gọi H là trung điểm của AB.

AH = HB = AB/2 = 4 cm

⇒ OH ⊥ AB.

Khi đó:

b)Điểm I nằm giữa A và H nên: AI + IH = AH

suy ra: IH = AH – AI = 4 - 1= 3 cm

Từ O kẻ OK ⊥ CD.

Ta có OKIH là hình chữ nhật mà có OH = IH = 3cm ⇒ OKIH là hình vuông

Nhận xét: Khoảng cách từ O đến AB bằng khoảng cách từ O đến CD nên

Giải thích:

Câu 2: Cho đường tròn tâm O bán kính là 5, dây AB = 8

a) Tính khoảng cách từ O đến AB

b) Gọi I là điểm thuộc dây AB sao cho AI = 1 , kẻ dây CD đi qua I vuông góc với AB. Chứng minh rằng AB = CD

Lời giải:

a) Gọi E là hình chiếu của O lên AB

Khoảng cách từ O đến AB chính là độ dài đoạn OE

Ta có: 

b) Gọi F là hình chiếu của O lên CD

Khi đó khoảng cách của O đến CD chính là OF

Tứ giác OFIE có ba góc vuông nên là hình chữ nhật

Do đó: OF = EI = AE - AI = 4 - 1 = 3

Suy ra OE = OF theo định lí 1 nên AB = CD

Câu 3: Cho đường tròn (O; R) . Lấy các điểm A và B trên đường tròn. Trên bán kính OA, OB lấy các điểm M, N sao cho OM = ON . Vẽ dây CD đi qua MN; M giữa C và N

a) Chứng minh: CM = DN

b) Giả sử . Tính OM theo R sao cho CM = MN = ND

Lời giải:

a) Xét hai tam giác COM và DON có:

b) Gọi H là hình chiếu vuông góc của O lên MN

Câu 4: Cho hình vẽ sau, trong đó MN=PQ. Chứng minh rằng:

a, AE=AF

b, AN=AQ.

Lời giải:

Vì MN=PQ nên OE=OF( theo định lý liên hệ giữa dây và khoảng cách từ tâm đến dây)

Xét tam giác vuông AOE và tam giác vuông AOF có:

OE=OF ( chứng minh trên)

AO: chung

Suy ra ΔAOE = ΔAOF ( cạnh huyền-cạnh góc vuông)

Suy ra AE=AF( 2 cạnh tương ứng)(1)

Vì OE⊥MN nên ME=NE (tính chất đường kính và dây cung)

Vì OF⊥PQ nên PF=QF (tính chất đường kính và dây cung)

Mà MN=PQ

Suy ra ME=NE=PF=QF.(2)

Từ (1) và (2) suy ra AN=AQ.

Câu 5: Cho đường tròn(O), dây AB và dây CD, AB < CD. Giao điểm K của các đường thẳng AB, CD nằm ngoài đường tròn. Đường tròn (O;OK) cắt KA và KC tại M và N.

Chứng minh KM < KN.

Lời giải:

Kẻ OI ⊥AB, OE ⊥ CD.

Xét đường tròn (O;OA) có: AB và CD là dây cung, AB < CD. Suy ra OI > OE.

Xét đường tròn (O;OK) có KN và KM là dây cung và OI > OE. Suy ra KM < KN.

Câu 6: Cho đường tròn (O), hai dây AB, CD bằng nhau và cắt nhau tại điểm I nằm bên trong đường tròn. Chứng minh rằng:

a, IO là tia phân giác của một trong hai góc tạo bởi hai dây AB và CD.

b, Điểm I chia AB, CD thành các đoạn thẳng bằng nhau đôi một.

Lời giải:

a, Kẻ OH ⊥ AB; OK ⊥ CD.

Vì CD=AB nên OK=OH.

Xét tam giác vuông IKO và tam giac vuông IOH ta có:

OK=OH

IO: chung

Suy ra Δ IKO = ΔIOH ( cạnh huyền-cạnh góc vuông)

=> ∠KIO = ∠OIH ( 2 góc tương ứng)

Suy ra OI là tia phân giác của góc BID

b, Theo câu a, Δ IKO = ΔIOH ( cạnh huyền-cạnh góc vuông)

=> IH=IK.

Xét đường tròn tâm (O), ta có: OK ⊥ CD nên suy ra CK=KD( định lý về đường kính và dây) (1)

Xét đường tròn tâm (O), ta có: OH ⊥ AB nên suy ra AH=HB (định lý về đường kính và dây) (2)

Từ (1) và (2) ta có: CK=AH

Mặt khác, IH=IK

Suy ra AI=CI

Vì CD=AB, mà AI=CI(chứng minh trên) nên ta suy ra ID=IB.

Câu 7: Cho đường tròn (O), các bán kính OA và OB. Trên cung nhỏ AB lấy các điểm M và N sao cho AM=BN. Gọi C là giao điểm của các đường thẳng AM và BN. Chứng minh rằng:

a, OC là tia phân giác của góc AOB.

b, OC vuông góc AB.

Lời giải:

Xét đường tròn tâm (O) có AM=BN

Từ đó ta suy ra OE=OD (tính chất quan hệ giữa đường kính và dây cung)

Xét tam giác vuông AOD và tam giác vuông BOE có:

OA=OB(cùng bằng bán kính)

OE=OD(chứng minh trên)

=> ΔAOD = ΔBOE (cạnh huyền-cạnh góc vuông)

=> ∠O₁ = ∠O₄ (2 góc tương ứng)(1)

Tương tự ta có: ∠O₂ = ∠O₃ (2)

Ta có: ∠AOC = ∠O₁ + ∠O₂

∠BOC = ∠O₃ + ∠O₄

Từ (1) và (2) ta suy ra ∠AOC= ∠BOC

Suy ra OC là tia phân giác của góc AOB.

Xét tam giác OBF và tam giác OAF có:

∠AOC = ∠BOC (chứng minh trên)

OA=OB

OF: chung

Suy ra ΔOBF = ΔOAF (c-g-c)

=> BF=AF( 2 cạnh tương ứng)

=> OC ⊥ AB

Câu 8: Cho hình vẽ sau, trong đó MN=PQ. Chứng minh rằng:

a, AE=AF

b, AN=AQ.

Lời giải:

Vì MN=PQ nên OE=OF( theo định lý liên hệ giữa dây và khoảng cách từ tâm đến dây)

Xét tam giác vuông AOE và tam giác vuông AOF có:

OE=OF ( chứng minh trên)

AO: chung

Suy ra ΔAOE = ΔAOF ( cạnh huyền-cạnh góc vuông)

Suy ra AE=AF( 2 cạnh tương ứng)(1)

Vì OE⊥MN nên ME=NE (tính chất đường kính và dây cung)

Vì OF⊥PQ nên PF=QF (tính chất đường kính và dây cung)

Mà MN=PQ

Suy ra ME=NE=PF=QF.(2)

Từ (1) và (2) suy ra AN=AQ.

Câu 9: Cho đường tròn(O), dây AB và dây CD, AB < CD. Giao điểm K của các đường thẳng AB, CD nằm ngoài đường tròn. Đường tròn (O;OK) cắt KA và KC tại M và N.

Chứng minh KM < KN.

Lời giải:

Kẻ OI ⊥AB, OE ⊥ CD.

Xét đường tròn (O;OA) có: AB và CD là dây cung, AB < CD. Suy ra OI > OE.

Xét đường tròn (O;OK) có KN và KM là dây cung và OI > OE. Suy ra KM < KN.

Câu 10: Cho đường tròn (O), hai dây AB, CD bằng nhau và cắt nhau tại điểm I nằm bên trong đường tròn. Chứng minh rằng:

a, IO là tia phân giác của một trong hai góc tạo bởi hai dây AB và CD.

b, Điểm I chia AB, CD thành các đoạn thẳng bằng nhau đôi một.

Lời giải:

a, Kẻ OH ⊥ AB; OK ⊥ CD.

Vì CD=AB nên OK=OH.

Xét tam giác vuông IKO và tam giac vuông IOH ta có:

OK=OH

IO: chung

Suy ra Δ IKO = ΔIOH ( cạnh huyền-cạnh góc vuông)

=> ∠KIO = ∠OIH ( 2 góc tương ứng)

Suy ra OI là tia phân giác của góc BID

b, Theo câu a, Δ IKO = ΔIOH ( cạnh huyền-cạnh góc vuông)

=> IH=IK.

Xét đường tròn tâm (O), ta có: OK ⊥ CD nên suy ra CK=KD( định lý về đường kính và dây) (1)

Xét đường tròn tâm (O), ta có: OH ⊥ AB nên suy ra AH=HB (định lý về đường kính và dây) (2)

Từ (1) và (2) ta có: CK=AH

Mặt khác, IH=IK

Suy ra AI=CI

Vì CD=AB, mà AI=CI(chứng minh trên) nên ta suy ra ID=IB.

III. Bài tập vận dụng

Câu 1: Cho đường tròn tâm O bán kính là 5, dây AB = 8

a) Tính khoảng cách từ O đến AB

b) Gọi I là điểm thuộc dây AB sao cho AI = 1 , kẻ dây CD đi qua I vuông góc với AB. Chứng minh rằng AB = CD

Câu 2: Cho đường tròn (O; R) . Lấy các điểm A và B trên đường tròn. Trên bán kính OA, OB lấy các điểm M, N sao cho OM = ON . Vẽ dây CD đi qua MN; M giữa C và N

a) Chứng minh: CM = DN

b) Giả sử . Tính OM theo R sao cho CM = MN = ND

Câu 3: Cho đường tròn (O), các bán kính OA và OB. Trên cung nhỏ AB lấy các điểm M và N sao cho AM=BN. Gọi C là giao điểm của các đường thẳng AM và BN. Chứng minh rằng:

a, OC là tia phân giác của góc AOB.

b, OC vuông góc AB.

Câu 4: Cho đường tròn (O), các bán kính OA và OB. Trên cung nhỏ AB lấy các điểm M và N sao cho AM=BN. Gọi C là giao điểm của các đường thẳng AM và BN. Chứng minh rằng:

a, OC là tia phân giác của góc AOB.

b, OC vuông góc AB.

Câu 5: Cho đường tròn (O), các bán kính OA và OB. Trên cung nhỏ AB lấy các điểm M và N sao cho AM=BN. Gọi C là giao điểm của các đường thẳng AM và BN. Chứng minh rằng:

a, OC là tia phân giác của góc AOB.

b, OC vuông góc AB.

Câu 6: Cho hình bên, trong đó có hai dây CD, EF bằng nhau và vuông góc với nhau tại I, IC = 2cm, ID = 14cm. Tính khoảng cách từ O đến mỗi dây.

Câu 7: Cho hình bên, trong đó MN = PQ. Chứng minh rằng:

a) AE = AF   

b) AN = AQ

Câu 8: Cho đường tròn tâm O bán kính 25cm. Hai dây AB, CD song song với nhau và có độ dài theo thứ tự bằng 40cm, 48cm. Tính khoảng cách giữa hai dây ấy.

Câu 9: Cho đường tròn (O), các bán kính OA, OB. Trên cung nhỏ AB lấy các điểm M và N sao cho AM = BN. Gọi C là giao điểm của các đường thẳng AM và BN. Chứng minh rằng:

a) OC là tia phân giác của góc AOB

b) OC vuông góc với AB

Câu 10: Cho đường tròn (O) và điểm I nằm bên trong đường tròn. Chứng minh rằng dây AB vuông góc với IO tại I ngắn hơn mọi dây khác đi qua I.

Xem thêm các bài Chuyên đề Toán lớp 9 hay, chi tiết khác:

Chuyên đề Vị trí tương đối của đường thẳng và đường tròn

Chuyên đề Dấu hiệu nhận biết tiếp tuyến của đường tròn

Chuyên đề Tính chất của hai tiếp tuyến cắt nhau

Chuyên đề Vị trí tương đối của hai đường tròn

Chuyên đề Ôn tập chương 2