Chương V. Đường tròn

Bài 16. Vị trí tương đối của đường thẳng và đường tròn

Sách bài tập Toán 9 — Kết nối tri thức, tập 1 · 5 bài tập, mỗi câu ít nhất 2 cách giải.

Bài 1 · Bài 5.17★★Trang 65— Áp dụng Định lí 1 và cách dựng hai tiếp tuyến cắt nhau bằng đường tròn đường kính
Bài 5.17 (trang 65). Cho đường tròn và điểm . a) Giả sử . Vẽ đường thẳng đi qua và vuông góc với . Chứng minh rằng là tiếp tuyến của đường tròn tại . b) Giả sử nằm ngoài . Vẽ đường tròn đường kính . Đường tròn vừa vẽ cắt tại và . Chứng minh rằng và là hai tiếp tuyến của .
OPaa)OPABb)
Kiến thức cần nhớ
  • Định lí 1: đường thẳng đi qua một điểm của đường tròn và vuông góc với bán kính tại điểm đó là tiếp tuyến.
  • Góc nội tiếp chắn nửa đường tròn (chắn đường kính) là góc vuông.
🧠 Phân tích tư duy
Đề chia hai trường hợp vị trí của : câu a) cho sẵn trên đường tròn và đường vuông góc, dấu hiệu áp dụng thẳng Định lí 1; câu b) cho ngoài đường tròn, dấu hiệu dùng góc nội tiếp chắn nửa đường tròn đường kính như đã làm ở HĐ3 của bài học. Bẫy của đề là nhầm lẫn hai câu với nhau, dùng đúng công cụ của câu này cho câu kia.
1Cách 1. Áp dụng trực tiếp Định lí 1 (câu a)

Định hướng. và tại đúng là điều kiện của Định lí 1, áp dụng ngay không cần chứng minh thêm.

Theo giả thiết, là một điểm thuộc đường tròn .
Đường thẳng đi qua và vuông góc với ; mà chính là bán kính của đi qua .
Vậy đi qua điểm của đường tròn và vuông góc với bán kính tại .

Vậy theo Định lí 1, là tiếp tuyến của đường tròn tại .

2Cách 2. Dùng góc nội tiếp chắn nửa đường tròn đường kính OP (câu b)

Định hướng. Vì , thuộc đường tròn đường kính nên góc , là góc nội tiếp chắn nửa đường tròn đó, bằng ; áp dụng Định lí 1 cho cả hai tiếp tuyến.

Vì là giao điểm của đường tròn đường kính với nên thuộc đường tròn đường kính ; đoạn là đường kính của đường tròn đó nên góc (nội tiếp chắn nửa đường tròn, chắn đường kính ) bằng .
Suy ra tại ; mà và là bán kính của , nên theo Định lí 1, là tiếp tuyến của tại .
Lập luận tương tự với : góc , suy ra tại , nên là tiếp tuyến của tại .

Vậy và đều là tiếp tuyến của đường tròn .

3Cách 3. Dùng tam giác có trung tuyến bằng nửa cạnh huyền (câu b)

Định hướng. Thay vì gọi tên góc nội tiếp, dùng trực tiếp tính chất trung tuyến ứng với cạnh huyền bằng nửa cạnh huyền để suy ra tam giác vuông.

Gọi là trung điểm đoạn (tâm đường tròn đường kính ); vì thuộc đường tròn đường kính nên .
Trong tam giác , đoạn nối đỉnh với trung điểm của cạnh đối diện là đường trung tuyến ứng với cạnh , và đúng bằng nửa cạnh đó.
Theo tính chất đảo (tam giác có trung tuyến ứng với một cạnh bằng nửa cạnh đó là tam giác vuông tại đỉnh đối diện), tam giác vuông tại , tức , nên .
Tương tự, tam giác vuông tại , nên .

Vậy tại và tại , nên theo Định lí 1, cả và đều là tiếp tuyến của , trùng kết luận Cách 2.

Nhận xét. Cách 2 và Cách 3 chỉ khác cách gọi tên (góc nội tiếp chắn nửa đường tròn, hay trung tuyến bằng nửa cạnh huyền) của cùng một sự kiện hình học.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Câu a) dùng Cách 1 (áp dụng thẳng Định lí 1); câu b) dùng Cách 2 (góc nội tiếp chắn nửa đường tròn) vì gọi tên trực tiếp, không cần nhắc thêm tính chất trung tuyến như Cách 3.
Đáp số. a) Đường thẳng a là tiếp tuyến của (O) tại P. b) PA và PB đều là tiếp tuyến của (O), lần lượt tại A và B.
Sai lầm thường gặp. Có bạn ở câu b) chỉ vẽ hình theo đúng bước mà không chứng minh góc OAP, OBP bằng 90 độ, nên chưa thực sự chứng minh được PA, PB là tiếp tuyến như yêu cầu.
🚀 Mở rộng. Bài này chính là bản tổng hợp hai chiều của Định lí 1 (câu a, khi điểm cho trước nằm trên đường tròn) và cách dựng tiếp tuyến từ điểm ngoài đường tròn (câu b, đã học ở HĐ3 của bài).
Bài 2 · Bài 5.18★★Trang 65— Dựng đường tròn tiếp xúc với đường thẳng tại một điểm cho trước, biện luận số nghiệm
Bài 5.18 (trang 65). Cho đường thẳng , điểm thuộc và số dương . Vẽ đường thẳng đi qua và vuông góc với . Trên xác định điểm sao cho (đvđd). Chứng minh rằng đường tròn tiếp xúc với tại . Ta có thể vẽ được mấy đường tròn như thế?
Kiến thức cần nhớ
  • Định lí 1: đường thẳng đi qua một điểm của đường tròn và vuông góc với bán kính tại điểm đó là tiếp tuyến.
  • Trên một đường thẳng, với một điểm gốc cho trước và một độ dài cho trước, có đúng hai điểm cách điểm gốc đúng độ dài đó, nằm về hai phía.
🧠 Phân tích tư duy
Đề cho sẵn cách dựng ( tại , trên với ), dấu hiệu áp dụng thẳng Định lí 1 để chứng minh tiếp xúc. Phần "biện luận số đường tròn" là điểm đặc biệt của bài: vì có thể nằm về một trong hai phía của trên đường thẳng , nên có đúng hai vị trí thoả . Bẫy của đề là dễ quên đường tròn còn lại (phía đối diện) khi đếm số nghiệm.
1Cách 1. Áp dụng trực tiếp Định lí 1

Định hướng. (vì ) và tại (vì và ), đúng điều kiện Định lí 1.

Theo cách dựng, nên là một điểm thuộc đường tròn .
Vì tại và nên đoạn (nằm trên ) vuông góc với tại .
Vậy đi qua điểm của đường tròn và vuông góc với bán kính tại .

Vậy theo Định lí 1, đường thẳng tiếp xúc với đường tròn tại .

2Cách 2. Dùng khoảng cách từ tâm đến đường thẳng

Định hướng. Tính khoảng cách từ đến rồi so với bán kính theo Nhận xét 1, không cần nêu tên điểm chung trước.

Vì tại và , đoạn chính là đoạn vuông góc hạ từ xuống , tức khoảng cách từ đến bằng .
Theo cách dựng, , nên khoảng cách từ tâm đến đường thẳng đúng bằng bán kính .

Vậy theo Nhận xét 1, đường tròn tiếp xúc với đường thẳng (tại chân đường vuông góc, tức tại ), trùng kết luận Cách 1.

Nhận xét. Việc biện luận số đường tròn: trên đường thẳng , có đúng hai điểm cách một khoảng (một điểm về mỗi phía của dọc theo ), nên có đúng hai đường tròn thoả mãn yêu cầu bài toán, đối xứng nhau qua .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: nêu thẳng điểm chung M và điều kiện vuông góc, không cần nói vòng qua khái niệm khoảng cách như Cách 2.
Đáp số. Đường tròn (A;R) tiếp xúc với a tại M. Có thể vẽ được đúng hai đường tròn như thế, ứng với hai vị trí của A nằm về hai phía của a trên đường thẳng b.
Sai lầm thường gặp. Nhiều học sinh chỉ dựng một đường tròn (chọn A về một phía) rồi kết luận "vẽ được một đường tròn", quên rằng đề chỉ cho AM=R chứ không giới hạn phía nào của A trên b, nên còn sót một đường tròn đối xứng.
🚀 Mở rộng. Đây chính là cách dựng đường tròn tiếp xúc với một đường thẳng cho trước tại một điểm cho trước, khi biết bán kính — một thao tác dựng hình cơ bản dùng lại nhiều lần trong các bài về tiếp tuyến.
Bài 3 · Bài 5.19★★★★Trang 65— Chứng minh tiếp tuyến bằng đối xứng và tính diện tích phần tam giác ngoài đường tròn
Bài 5.19 (trang 65). Cho đường tròn và điểm nằm bên ngoài . Từ kẻ tiếp tuyến với , trong đó là tiếp điểm. Đường thẳng qua và vuông góc với cắt tại (khác ). a) Chứng minh rằng là tiếp tuyến của ; b) Tính và diện tích phần của tam giác nằm bên ngoài , biết bán kính của bằng cm và .
MOAB
Kiến thức cần nhớ
  • Định lí 2: hai tiếp tuyến cắt nhau tại M thì MO là phân giác góc AMB.
  • Diện tích hình viên phân = diện tích hình quạt trừ diện tích tam giác ứng với góc ở tâm.
🔒 Đang kiểm tra quyền xem lời giải…
Bài 4 · Bài 5.20★★★Trang 65— Lập hệ phương trình từ tính chất hai tiếp tuyến cắt nhau, áp dụng ba lần
Bài 5.20 (trang 65). Cho và là hai tiếp tuyến cắt nhau của đường tròn , trong đó và là hai tiếp điểm. Gọi là một điểm thuộc cung nhỏ . Tiếp tuyến của tại cắt tại và cắt tại . Biết cm, cm và cm. Tính độ dài các đoạn thẳng , , và .
OAMNEBC
Kiến thức cần nhớ
  • Định lí 2: hai tiếp tuyến kẻ từ một điểm đến một đường tròn có độ dài bằng nhau.
  • Nếu B nằm giữa A và M trên tiếp tuyến AM thì AM = AB + BM.
🔒 Đang kiểm tra quyền xem lời giải…
Bài 5 · Bài 5.21★★★★Trang 65— Áp dụng liên tiếp Định lí 1, phép đối xứng trục và hệ thức lượng trong tam giác vuông
Bài 5.21 (trang 65). Cho tam giác vuông tại , có đường cao . a) Chứng minh rằng tiếp xúc với đường tròn bán kính ; b) Gọi và là các điểm đối xứng với lần lượt qua và . Chứng minh rằng và là hai tiếp tuyến của ; c) Chứng minh rằng là một đường kính của ; d) Tính diện tích của tứ giác , biết cm và cm.
ABCHMN
Kiến thức cần nhớ
  • Định lí 1: đường thẳng vuông góc với bán kính tại một điểm của đường tròn là tiếp tuyến.
  • Hệ thức lượng trong tam giác vuông: AH² = HB·HC (bình phương đường cao bằng tích hai hình chiếu).
  • Diện tích hình thang = (đáy lớn + đáy nhỏ) nhân chiều cao, chia 2.
🔒 Đang kiểm tra quyền xem lời giải…

🎯 Học tiếp

📚 Cùng chương: Chương V. Đường tròn