Chương IV. Tam giác bằng nhau

Luyện tập chung (trang 74)

SGK Toán 7 — Kết nối tri thức, tập 1 · 4 bài tập, mỗi câu ít nhất 2 cách giải.

Bài 1 · Bài 4.16★Trang 74— Dùng trường hợp bằng nhau cạnh-góc-cạnh (c.g.c) để suy cạnh và góc tương ứng
Bài 4.16 (trang 74). Cho hai tam giác và thoả mãn , , , cm, . Tính độ dài cạnh và số đo các góc , , .
Kiến thức cần nhớ
  • Trường hợp bằng nhau cạnh-góc-cạnh (c.g.c): hai cạnh và góc xen giữa của tam giác này lần lượt bằng hai cạnh và góc xen giữa của tam giác kia thì hai tam giác đó bằng nhau.
  • Hai tam giác bằng nhau thì các cạnh tương ứng bằng nhau, các góc tương ứng bằng nhau.
  • Tổng ba góc trong một tam giác bằng .
🧠 Phân tích tư duy
Đề cho hai cặp cạnh bằng nhau (, ) cùng góc xen giữa bằng nhau () — đúng ba điều kiện của trường hợp bằng nhau cạnh-góc-cạnh (c.g.c), dấu hiệu để ghép cặp tam giác và với đúng thứ tự đỉnh tương ứng , , . Hướng làm là chứng minh hai tam giác bằng nhau rồi suy thẳng ra cạnh (tương ứng ) và góc (tương ứng ), riêng và còn phải tính thêm qua tổng ba góc vì đề chưa cho trực tiếp. Bẫy của đề là ghép sai cặp cạnh tương ứng (tưởng ứng với vì cùng đứng đầu trong đẳng thức ), trong khi đúng ra phải ứng với cạnh còn lại .
1Cách 1. Chứng minh (c.g.c) rồi suy trực tiếp

Định hướng. , và góc xen giữa nên đủ điều kiện c.g.c.

Xét và có:
(gt)
(gt)
(gt)
Suy ra (c.g.c)
Suy ra cm và (các cặp tương ứng)
Trong :
Suy ra (hai góc tương ứng)

Vậy cm, , , .

2Cách 2. Tính trước bằng tổng ba góc, rồi mới dùng tam giác bằng nhau

Định hướng. Có thể tính ngay từ tam giác mà không cần chờ chứng minh hai tam giác bằng nhau, sau đó mới ghép cặp tương ứng để có các kết quả còn lại.

Trong :
Xét và có: , ,
Suy ra (c.g.c)
Suy ra cm; ; , tức

Vậy cm, , , .

Nhận xét. Hai cách cho cùng kết quả; Cách 2 chỉ đổi thứ tự bước tính lên trước, không đợi chứng minh xong tam giác bằng nhau.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi nên dùng Cách 1: chứng minh bằng nhau ngay từ đầu rồi suy hết mọi ý trong một mạch, đỡ phải tách riêng bước tính như Cách 2.
Đáp số. cm; ; ; .
Sai lầm thường gặp. Sai lầm hay gặp là ghép sai cặp đỉnh tương ứng (cho rằng tương ứng với thay vì ), hoặc quên tính trước khi suy ra nên bỏ sót một ý của đề.
🚀 Mở rộng. Nếu đổi giả thiết thành , , (không cho ) thì đây lại là một trường hợp bằng nhau khác — c.g.c với góc xen giữa là , thay vì , .
Bài 2 · Bài 4.17★Trang 74— Dùng trường hợp bằng nhau góc-cạnh-góc (g.c.g) để suy cạnh tương ứng
Bài 4.17 (trang 74). Cho hai tam giác và thoả mãn , , , cm. Tính độ dài cạnh .
Kiến thức cần nhớ
  • Trường hợp bằng nhau góc-cạnh-góc (g.c.g): một cạnh và hai góc kề của tam giác này lần lượt bằng một cạnh và hai góc kề của tam giác kia thì hai tam giác đó bằng nhau.
  • Hai tam giác bằng nhau thì các cạnh tương ứng bằng nhau.
  • Tổng ba góc trong một tam giác bằng .
🧠 Phân tích tư duy
Đề cho một cạnh và hai góc kề ( nằm giữa và ) — đúng dấu hiệu của trường hợp bằng nhau góc-cạnh-góc (g.c.g), ghép cặp tam giác và theo đúng thứ tự đỉnh tương ứng , , . Hướng làm là chứng minh hai tam giác bằng nhau rồi suy thẳng cạnh (tương ứng ) mà không cần tính thêm góc nào. Bẫy của đề là kết luận nhầm (vì là cạnh được nhắc tới trong giả thiết), trong khi cạnh tương ứng đúng với phải là — cạnh đối diện đỉnh , đã dùng làm góc trong g.c.g.
1Cách 1. Chứng minh (g.c.g) trực tiếp

Định hướng. Cạnh nằm giữa hai góc , đã cho, đúng dạng g.c.g với nằm giữa hai góc , .

Xét và có:
(gt)
(gt)
(gt)
Suy ra (g.c.g)
Suy ra cm (hai cạnh tương ứng)

Vậy cm.

2Cách 2. Tính , trước rồi dùng trường hợp góc-góc-cạnh (g.g.c)

Định hướng. Tính và bằng tổng ba góc trước, sau đó ghép cặp góc , góc (không kề cạnh ) với cạnh để dùng trường hợp g.g.c, cũng dẫn tới .

Trong :
Trong :
Xét và có: , ,
Suy ra (g.g.c)
Suy ra cm

Vậy cm.

Nhận xét. Hai cách cho cùng kết quả; Cách 2 tốn thêm một bước tính góc thứ ba trước khi khẳng định hai tam giác bằng nhau.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi nên dùng Cách 1: dùng thẳng hai góc và cạnh đã cho theo đúng thứ tự g.c.g, không mất thêm bước tính góc thứ ba như Cách 2.
Đáp số. cm.
Sai lầm thường gặp. Sai lầm hay gặp là kết luận nhầm (vì được nhắc đến đầu tiên trong giả thiết) thay vì đúng cạnh tương ứng là .
🚀 Mở rộng. Nếu chỉ cho và mà không cho thêm thì chưa đủ điều kiện để khẳng định hai tam giác bằng nhau, và nói chung không thể tính được .
Bài 3 · Bài 4.18★★Trang 74— Dùng hai lần trường hợp bằng nhau tam giác (c.g.c) qua các đỉnh chung E và A để suy tam giác lớn bằng nhau
Bài 4.18 (trang 74). Cho Hình 4.44, biết và . Chứng minh rằng:
a) ;
b) .
ABCDEHình 4.44 — tứ giác ACBD, EC = ED, góc AEC = góc AED
Kiến thức cần nhớ
  • Trường hợp bằng nhau cạnh-góc-cạnh (c.g.c).
  • Hai tam giác bằng nhau thì các cạnh, góc tương ứng bằng nhau.
  • Hai góc kề bù có tổng số đo bằng , nên hai góc bằng nhau thì các góc kề bù tương ứng của chúng cũng bằng nhau.
🧠 Phân tích tư duy
Tam giác , có sẵn cạnh chung , cặp cạnh và góc xen giữa bằng nhau — đủ điều kiện c.g.c cho câu a). Từ kết quả câu a) suy ra và ; vì nằm trên đoạn nên hai góc đó chính là , kết hợp cạnh chung lại đủ điều kiện c.g.c cho câu b). Bẫy của đề là không nhận ra nằm trên đoạn nên không biết chính là , dẫn đến lúng túng không tìm ra góc bằng nhau cho câu b).
1Cách 1. Dùng liên tiếp hai lần c.g.c qua đỉnh chung A

a) Định hướng. , có cạnh chung , và góc xen giữa bằng nhau, đủ điều kiện c.g.c.

Xét và có:
là cạnh chung
(gt)
(gt)
Suy ra (c.g.c)

Vậy .

b) Định hướng. Từ câu a) suy ra và ; vì thuộc đoạn nên hai góc đó chính là , , cùng với cạnh chung đủ điều kiện c.g.c.

Từ (câu a) suy ra và (hai cặp tương ứng)
Mà thuộc đoạn nên ,
Suy ra
Xét và có:
là cạnh chung
(chứng minh trên)
(chứng minh trên)
Suy ra (c.g.c)

Vậy .

2Cách 2. Chứng minh thêm rồi dùng cạnh-cạnh-cạnh (c.c.c) cho câu b)

Định hướng. Ngoài cặp tam giác , , còn ghép được cặp , tại đỉnh chung (góc , kề bù với , nên cũng bằng nhau), từ đó có đủ ba cặp cạnh bằng nhau để dùng c.c.c cho câu b) thay vì c.g.c.

a) (như Cách 1) (c.g.c)
Xét và có:
là cạnh chung
(hai góc kề bù với hai góc bằng nhau)
(gt)
Suy ra (c.g.c)
Xét và có:
là cạnh chung
(từ câu a)
(chứng minh trên)
Suy ra (c.c.c)

Vậy .

Nhận xét. Cách 2 đi vòng qua một cặp tam giác phụ , nhưng đổi được sang trường hợp c.c.c, không cần nhận ra như Cách 1.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi nên dùng Cách 1: ngắn gọn hơn, chỉ cần hai lần c.g.c liên tiếp qua đỉnh , không phải chứng minh thêm cặp tam giác phụ , như Cách 2.
Đáp số. (c.g.c); (c.g.c hoặc c.c.c).
Sai lầm thường gặp. Sai lầm hay gặp ở câu b) là không nhận ra nằm trên đoạn nên góc chính là , dẫn đến không tìm được góc bằng nhau để áp dụng c.g.c; hoặc nhầm lẫn giữa hai cặp tam giác , và , khi trình bày.
🚀 Mở rộng. Từ còn suy ra được và đường thẳng chính là trục đối xứng của tứ giác (vì cả lẫn đều cách đều , ).
Bài 4 · Bài 4.19★★★Trang 74— Dùng trường hợp bằng nhau góc-góc-cạnh (g.g.c) qua tia phân giác, rồi suy tiếp tam giác bằng nhau qua góc kề bù
Bài 4.19 (trang 74). Cho tia là tia phân giác của góc . Lấy các điểm , , lần lượt thuộc các tia , , sao cho .
a) Chứng minh rằng .
b) Lấy điểm trên tia đối của tia . Chứng minh rằng .
Kiến thức cần nhớ
  • Tia phân giác của một góc chia góc đó thành hai góc bằng nhau.
  • Trường hợp bằng nhau góc-góc-cạnh (g.g.c): hai góc và cạnh không xen giữa (ở đúng vị trí tương ứng) của tam giác này lần lượt bằng hai góc và cạnh tương ứng của tam giác kia thì hai tam giác đó bằng nhau.
  • Trường hợp bằng nhau cạnh-góc-cạnh (c.g.c).
  • Hai góc kề bù có tổng số đo bằng .
🧠 Phân tích tư duy
là tia phân giác của góc nên (vì , , ) — dấu hiệu để ghép cặp tam giác , dùng cạnh chung cùng với góc đã cho , đủ điều kiện g.g.c (không phải c.g.c vì cạnh chung không nằm giữa hai góc). Câu b) tiếp nối bằng cách dùng và suy ra từ câu a), rồi lấy góc kề bù để có , ghép với cạnh chung theo c.g.c. Bẫy của đề là tưởng cạnh chung nằm giữa hai góc (nhầm là c.g.c) trong khi thực chất phải dùng đúng g.g.c.
1Cách 1. Dùng g.g.c cho câu a), rồi c.g.c qua góc kề bù cho câu b)

a) Định hướng. là tia phân giác của góc nên ; kết hợp (gt) và cạnh chung đủ điều kiện g.g.c.

Vì là tia phân giác của góc , mà , , nên
Xét và có:
(chứng minh trên)
là cạnh chung
(gt)
Suy ra (g.g.c)

Vậy .

b) Định hướng. Từ câu a) suy ra và ; vì thuộc tia đối của tia nên kề bù với , kề bù với , suy ra , kết hợp cạnh chung và đủ điều kiện c.g.c.

Từ (câu a) suy ra và (hai cặp tương ứng)
Vì thuộc tia đối của tia nên , (hai cặp góc kề bù)
Suy ra
Xét và có:
(chứng minh trên)
(chứng minh trên)
là cạnh chung
Suy ra (c.g.c)

Vậy .

2Cách 2. Dùng tính đối xứng qua đường thẳng OC (tia phân giác Oz)

Định hướng. Từ câu a), và nên cả lẫn đều cách đều , ; do đó đường thẳng chính là trục đối xứng biến thành , đồng thời giữ nguyên mọi điểm khác trên chính đường thẳng đó.

a) (như Cách 1) (g.g.c) ,
nên cách đều , ; nên cũng cách đều ,
Suy ra đường thẳng là đường trung trực của đoạn , tức là trục đối xứng biến thành
thuộc tia đối của tia nên cũng thuộc đường thẳng (trục đối xứng đó)
Phép đối xứng qua đường thẳng biến thành , biến , thành chính nó, nên biến thành

Vậy (hai hình đối xứng nhau qua một đường thẳng thì bằng nhau).

Nhận xét. Cách 2 không cần viết lại đủ ba điều kiện c.g.c, chỉ cần nhận ra đường thẳng là trục đối xứng chung cho cả câu a) và câu b).

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi nên dùng Cách 1: trình bày g.g.c rồi c.g.c theo đúng ba điều kiện, chấm điểm từng ý rõ ràng, an toàn hơn Cách 2 vốn đòi hỏi thuộc thêm khái niệm trục đối xứng.
Đáp số. a) (g.g.c); b) (c.g.c).
Sai lầm thường gặp. Sai lầm hay gặp ở câu a) là nhầm cạnh chung nằm giữa hai góc đã cho nên áp dụng nhầm c.g.c thay vì g.g.c; ở câu b) là quên xét vị trí của trên tia đối của tia nên không nhận ra , kề bù với , .
🚀 Mở rộng. Kết quả câu a) còn cho , tức là không chỉ cách đều , mà cũng vậy; do đó với mọi điểm bất kì nằm trên đường thẳng (không riêng gì tia đối của tia ), luôn có .