Trong các hình sau, hình nào sau đây không nội tiếp được đường tròn?

Chọn A

Tứ giác \(MNPQ\) nội tiếp \( \Rightarrow \widehat {MQP\,} = \,180^\circ - \,\widehat {MNP} = \,120^\circ \).

(Định lí tổng ba góc trong một tam giác).

Chọn B

Vẽ đường kính \(CE\) của đường tròn \(\left( O \right)\).

Ta có \(\widehat {EAC} = 90^\circ \), \(\widehat {EDC} = 90^\circ \) (góc nội tiếp chắn nửa đường tròn).

Từ đó ta có \(AE \bot AC\). Mặt khác theo giả thiết \(AC \bot BD\).

Kéo theo \(AE{\rm{ // }}BD\). Vậy \(AEBD\)là hình thang.

Do hình thang \[AEBD\] nội tiếp đường tròn \(\left( O \right)\) nên \(AEDB\) là hình thang cân.

Kéo theo \(AB = DE\) (các cạnh bên của hình thang).

Từ đó ta có \[A{B^2} + C{D^2} = D{E^2} + D{C^2} = E{C^2} = {\left( {2a} \right)^2} = 4{a^2}\] (do \(\Delta EDC\) vuông tại \(D\)).

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho \(\left( {A{B^2},C{D^2}} \right)\) ta có \(A{B^2} + C{D^2} \ge 2AB.CD\)

\( \Rightarrow 2\left( {A{B^2} + C{D^2}} \right) \ge A{B^2} + C{D^2} + 2AB.CD = {\left( {AB + CD} \right)^2}\).

Kéo theo \({\left( {AB + CD} \right)^2} \le 2{\left( {4a} \right)^2} = 8{a^2}\)\( \Rightarrow AB + CD \le 2\sqrt 2 a\).

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi\[AB = CD\].

Xét \(\Delta ABI\), \(\Delta DCI\) có \(AB = CD\), \(\widehat {ABD} = \widehat {ACD}\) (góc nội tiếp cùng chắn ),

\(\widehat {BAC} = \widehat {CDB}\) (góc nội tiếp cùng chắn ).

Do đó \(\Delta ABI = \)\(\Delta DCI\) (g.c.g).

Kéo theo \(AI = ID,IB = IC\).

Suy ra \(AC = AI + IC = ID + IB = BD\).