Cho tam giác \(ABC\) có \(\cos A = \frac{1}{3}\), \(BC = 9\) và \(AC = 6\), \(M\) là trung điểm cạnh \(BC\).

a) Độ dài cạnh \(AB = 8\).

b) Diện tích hình tròn ngoại tiếp tam giác \(ABC\) là \({S_{{\rm{ht1}}}} = 9\pi \).

c) Giá trị \(\cos \widehat {AMB}\) bằng \(\frac{{\sqrt 3 }}{5}\).

d) Tính diện tích của hình tròn nội tiếp tam giác \(ABC\) là \({S_{{\rm{ht2}}}} = \pi {r^2} = \frac{{9\pi }}{2}\).

a) Sai. Áp dụng định lí côsin trong tam giác \(ABC\), ta có:

\(B{C^2} = A{B^2} + A{C^2} - 2AB \cdot AC \cdot \cos A\)\( \Leftrightarrow {9^2} = A{B^2} + {6^2} - 2 \cdot AB \cdot 6 \cdot \frac{1}{3}\)

\( \Leftrightarrow A{B^2} - 4AB - 45 = 0 \Rightarrow AB = 9\) (vì \(AB > 0\)).

b) Sai. Ta có \(\cos A = \frac{1}{3}\)\( \Rightarrow \sin A = \frac{{2\sqrt 2 }}{3}\).

Từ định lí sin, ta suy ra bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác \(ABC\) là:

\(R = \frac{{BC}}{{2\sin A}} = \frac{9}{{2 \cdot \frac{{2\sqrt 2 }}{3}}} = \frac{{27}}{{4\sqrt 2 }}\). Vậy \({S_{ht1}} = \pi {R^2} = \pi  \cdot {\left( {\frac{{27}}{{4\sqrt 2 }}} \right)^2} = \frac{{729\pi }}{{32}}\).

c) Sai. Ta có \(\cos B = \frac{{A{B^2} + B{C^2} - A{C^2}}}{{2AB \cdot BC}} = \frac{{{9^2} + {9^2} - {6^2}}}{{2 \cdot 9 \cdot 9}} = \frac{7}{9}\); \(MB = MC = \frac{{BC}}{2} = \frac{9}{2}\).

Khi đó, \(A{M^2} = A{B^2} + M{B^2} - 2AB \cdot MB \cdot \cos B = {9^2} + {\left( {\frac{9}{2}} \right)^2} - 2 \cdot 9 \cdot \frac{9}{2} \cdot \frac{7}{9} = \frac{{153}}{4}\).

Suy ra \(AM = \frac{{\sqrt {153} }}{2}\).

Vậy \(\cos \widehat {AMB} = \frac{{A{M^2} + M{B^2} - A{B^2}}}{{2AM \cdot MB}} = \frac{{\frac{{153}}{4} + {{\left( {\frac{9}{2}} \right)}^2} - {9^2}}}{{2 \cdot \frac{{\sqrt {153} }}{2} \cdot \frac{9}{2}}} =  - \frac{{5\sqrt {17} }}{{51}}\).

d) Đúng. Nửa chu vi của tam giác \(ABC\) là \(p = \frac{{AB + AC + BC}}{2} = 12\).

Diện tích của tam giác \(ABC\) là \(S = \sqrt {p\left( {p - AB} \right)\left( {p - AC} \right)\left( {p - BC} \right)}  = 18\sqrt 2 \).

Với \(r\) là bán kính đường tròn nội tiếp tam giác \(ABC\), ta có \(S = pr\).

Suy ra \(r = \frac{S}{p} = \frac{{18\sqrt 2 }}{{12}} = \frac{{3\sqrt 2 }}{2}\). Vậy \({S_{ht2}} = \pi {r^2} = \pi  \cdot {\left( {\frac{{3\sqrt 2 }}{2}} \right)^2} = \frac{{9\pi }}{2}\).