Chương IX. Quan hệ giữa các yếu tố trong một tam giác

Bài 31. Quan hệ giữa góc và cạnh đối diện trong một tam giác

Sách bài tập Toán 7 — Kết nối tri thức, tập 2 · 4 bài tập, mỗi câu ít nhất 2 cách giải.

Bài 1 · 9.1★★★Trang 48— Chứng minh một góc không nhỏ hơn một giá trị cho trước bằng quan hệ cạnh-góc và tổng ba góc
Bài 9.1 (trang 48). Tam giác có cạnh dài nhất. Chứng minh số đo góc lớn hơn hoặc bằng .
ABC
Kiến thức cần nhớ
  • Định lí 1: Trong một tam giác, góc đối diện với cạnh lớn hơn là góc lớn hơn.
  • Tổng ba góc trong một tam giác bằng .
  • Nếu và thì .
🧠 Phân tích tư duy
Đề chỉ cho \textit{BC là cạnh dài nhất} (không cho số đo cụ thể), nên dấu hiệu là dùng Định lí 1 mở rộng (cạnh không nhỏ hơn thì góc không nhỏ hơn) để suy ra là góc lớn nhất, rồi khai thác tổng ba góc bằng để chặn dưới cho . Bẫy là chỉ chứng minh lớn nhất mà quên bước cộng bất đẳng thức để ra chặn số .
1Cách 1. Cộng trực tiếp ba bất đẳng thức góc

Định hướng. dài nhất nên (đối diện ) là góc lớn nhất; cộng ba lần so với tổng ba góc sẽ ra chặn dưới .

nên theo Định lí 1, (góc đối diện không nhỏ hơn góc đối diện ).
nên .
Cộng hai bất đẳng thức và cộng thêm : .
Suy ra .

Vậy (đpcm).

2Cách 2. Chứng minh bằng phản chứng

Định hướng. Giả sử điều cần chứng minh sai (), chỉ ra mâu thuẫn với việc là góc lớn nhất.

Giả sử .
Vì dài nhất nên là góc lớn nhất (theo Định lí 1 như Cách 1), do đó và .
Suy ra .
Điều này mâu thuẫn với tổng ba góc của tam giác luôn bằng .

Vậy điều giả sử sai, tức (đpcm).

3Cách 3. Kiểm chứng bằng trường hợp biên (tam giác đều)

Định hướng. Xét trường hợp đẳng thức xảy ra khi nào để thấy chặn là chặt, rồi thử thêm một tam giác không đều để kiểm tra .

Nếu (tam giác đều) thì : dấu bằng xảy ra, chặn là chặt.
Thử , , (thoả dài nhất): tính được .

Vậy cả hai ví dụ đều xác nhận , với dấu bằng chỉ khi tam giác đều.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: cộng thẳng ba bất đẳng thức là ra kết quả ngay, không cần lập luận phản chứng dài dòng như Cách 2.
Đáp số. , dấu bằng xảy ra khi tam giác đều.
Sai lầm thường gặp. Chỉ chứng minh là góc lớn nhất rồi dừng lại, quên bước cộng bất đẳng thức với tổng ba góc để ra được chặn số cụ thể .
🚀 Mở rộng. Tổng quát hơn: nếu một cạnh của tam giác không nhỏ hơn trung bình cộng hai cạnh kia thì góc đối diện luôn không nhỏ hơn — đây là dạng mở rộng thường gặp trong các bài toán bất đẳng thức hình học.
Bài 2 · 9.2★★★★Trang 48— So sánh khoảng cách từ đỉnh cân tới các điểm trên đường thẳng chứa cạnh đáy
Bài 9.2 (trang 48). Cho tam giác cân tại , hai điểm , nằm trên đường thẳng , nằm giữa và , nằm giữa và . Chứng minh .
ABDCE
Kiến thức cần nhớ
  • Góc ngoài của một tam giác lớn hơn mỗi góc trong không kề với nó.
  • Định lí 2: Trong một tam giác, cạnh đối diện với góc lớn hơn là cạnh lớn hơn.
  • Nhận xét: trong tam giác vuông, cạnh huyền (đối diện góc vuông) là cạnh lớn nhất; trong tam giác tù, cạnh đối diện góc tù là cạnh lớn nhất.
  • Trong tam giác cân, hai góc đáy bằng nhau và đều nhỏ hơn .
🧠 Phân tích tư duy
Vì nằm giữa và nằm giữa nên bốn điểm xếp theo thứ tự trên một đường thẳng — dấu hiệu để dùng tính chất góc ngoài tại (so với tam giác ) cho vế , và nhận ra góc luôn tù (kề bù với góc đáy ) cho vế . Bẫy là tưởng cần xét hai trường hợp đường vuông góc như một lời giải máy móc, trong khi có một lập luận duy nhất áp dụng cho mọi vị trí của .
1Cách 1. Góc ngoài cho AD

Định hướng. Xét lần lượt hai tam giác và , mỗi tam giác dùng đúng một công cụ đã học.

Trong tam giác : là góc ngoài tại nên .
Vì nằm giữa nên ; tam giác cân tại nên .
Suy ra ; theo Định lí 2 trong tam giác , .
Vì nằm giữa nên ; do (góc đáy tam giác cân) nên : góc tù.
Theo Nhận xét, trong tam giác , cạnh đối diện góc tù là cạnh lớn nhất nên .

Vậy (đpcm).

2Cách 2. So sánh bằng diện tích hai tam giác chung đường cao

Định hướng. Gọi là chân đường cao từ ; vì cân tại nên là trung điểm . So khoảng cách từ , tới để suy ra khoảng cách tới theo Pythagore.

Gọi là chân đường vuông góc từ xuống ; vì tam giác cân tại nên là trung điểm , tức .
Vì nằm giữa nên (do ở gần hoặc gần hơn đều cho khoảng cách tới nhỏ hơn nửa ).
Vì nằm giữa nên ở ngoài đoạn , phía , do đó .
Ba tam giác , , vuông tại , chung cạnh góc vuông ; vì nên theo Pythagore, .

Vậy , khớp Cách 1.

3Cách 3. Thử với số liệu cụ thể để kiểm chứng

Định hướng. Dựng một tam giác cân cụ thể với , theo đúng thứ tự đề bài rồi tính số đo ba đoạn để kiểm chứng bất đẳng thức kép.

Chọn cm, cm (cân tại ), cách một đoạn cm (nằm giữa ), cách một đoạn cm về phía ngoài (thoả nằm giữa ).
Tính theo toạ độ (đặt là chân đường cao từ , cm, cm): cm, cm, cm.

Vậy , xác nhận đúng bất đẳng thức kép .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: mỗi vế chỉ cần đúng một công cụ (góc ngoài, rồi Nhận xét tam giác tù), không phải dựng thêm đường cao như Cách 2.
Đáp số. với mọi vị trí nằm giữa và sao cho nằm giữa .
Sai lầm thường gặp. Cho rằng chỉ cần xét một trường hợp ở giữa đúng trung điểm là đủ tổng quát — thực ra lập luận bằng góc ngoài và Nhận xét ở Cách 1 áp dụng cho MỌI vị trí trong đoạn , không riêng trung điểm.
🚀 Mở rộng. Nếu tam giác không cân thì kết luận chưa chắc còn đúng với mọi — tính cân tại (để có ) là điều kiện cốt lõi của bài toán.
Bài 3 · 9.3★★Trang 48— Chứng minh Nhận xét về cạnh lớn nhất trong tam giác vuông và tam giác tù
Bài 9.3 (trang 48). Hãy giải thích tại sao trong tam giác vuông, cạnh huyền dài nhất và trong tam giác tù, cạnh đối diện với góc tù là cạnh lớn nhất.
ABCABC
Kiến thức cần nhớ
  • Tổng ba góc trong một tam giác bằng .
  • Định lí 2: Trong một tam giác, cạnh đối diện với góc lớn hơn là cạnh lớn hơn.
🔒 Đang kiểm tra quyền xem lời giải…
Bài 4 · 9.4★★★★Trang 48— So sánh hai góc tạo bởi đường trung tuyến bằng cách dựng điểm phụ đối xứng qua trung điểm
Bài 9.4 (trang 48). Cho tam giác với . Gọi là trung điểm của cạnh .
a) Hãy so sánh hai góc và . (HD. Lấy điểm sao cho là trung điểm của rồi chứng minh hai tam giác và bằng nhau).
b) Tia phân giác của góc cắt tại . Hỏi thuộc đoạn thẳng hay đoạn thẳng ? Vì sao?
ABCMD
Kiến thức cần nhớ
  • Định lí 1: Trong một tam giác, góc đối diện với cạnh lớn hơn là góc lớn hơn.
  • Nếu là trung điểm và cũng là trung điểm thì tứ giác là hình bình hành (hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm mỗi đường).
  • Trong hình bình hành, các cặp cạnh đối song song và bằng nhau, các góc so le trong bằng nhau.
🔒 Đang kiểm tra quyền xem lời giải…

🎯 Học tiếp

📚 Cùng chương: Chương IX. Quan hệ giữa các yếu tố trong một tam giác