Trong rạp chiếu phim, người ta thường thấy có một khu vực chuyên bán bỏng ngô phục vụ cho khách trong quá trình thưởng thức bộ phim. Loại cốc đựng bỏng ngô thường được làm bằng giấy. Cốc chỉ có đáy, không có nắp, dạng hình trụ có chiều cao 20 cm và bán kính đáy 5 cm như hình bên.

(Lấy \(\pi \approx 3,14\) và coi chiều dày của cốc không đáng kể).

(a) Tính thể tích của cốc đựng bỏng ngô.

(b) Tính diện tích giấy để làm 200 chiếc cốc như trên.

a) Chứng minh bốn điểm \(E,O,B,M\) cùng thuộc một đường tròn.

Ta có \(Bx\) là tiếp tuyến của nửa đường tròn \(\left( O \right)\) nên \(Bx \bot AB\) (tính chất tiếp tuyến) hay \(\widehat {MBO} = 90^\circ \).

Suy ra \(\Delta MBO\) nội tiếp đường tròn đường kính \(OM\).

Do đó ba điểm \(M,B,O\) cùng thuộc 1 đường tròn đường kính \(OM\).

Mà \(OE\) vuông góc với \(AN\) tại \(E\) nên \(\widehat {MOE} = 90^\circ \).

Suy ra \(\Delta MEO\) nội tiếp đường tròn đường kính \(OM\)

Do đó 3 điểm \(M,O,E\) cùng thuộc 1 đường tròn đường kính \(OM\).

Vậy 4 điểm \(E,O,B,M\) cùng thuộc đường tròn đường kính \(OM\).

b) Tiếp tuyến của nửa đường tròn \(\left( O \right)\) tại \(N\) cắt tia \(OE\) tại \(K\) và cắt \(MB\) tại \(D\). Chứng minh: \(KA\) là tiếp tuyến của nửa đường tròn \(\left( O \right)\) và \(\widehat {EBO} = \widehat {DOM}\).

b1) Ta có \(OA = ON\,\,\left( { = R} \right)\) nên \(\Delta OAN\) cân tại \(O\).

Mà \(OE\) là đường cao của \(\Delta OAN\) nên \(OE\) cũng là phân giác của \(\Delta OAN\).

Suy ra \(\widehat {NOE} = \widehat {AOE}\) hay \(\widehat {NOK} = \widehat {AOK}\).

Xét \(\Delta NOK\) và \(\Delta AOK\) có:

\[ON = OA\,\,\left( {{\rm{cmt}}} \right)\,;\,\,\widehat {NOK} = \widehat {AOK}\,\,\left( {{\rm{cmt}}} \right)\,;\,\,OK\,\,{\rm{chung}}\]

Do đó \[\Delta NOK = \Delta AOK\,\,\left( {{\rm{c}}{\rm{.g}}{\rm{.c}}} \right)\]

Suy ra \(\widehat {ONK} = \widehat {OAK}\) (cặp góc tương ứng)

Mà \(\widehat {ONK} = 90^\circ \) (vì \(KN\) là tiếp tuyến của \(\left( O \right)\) nên \(\widehat {OAK} = 90^\circ \).

Suy ra \(AK \bot OA\), mà \(A \in \left( O \right)\).

Do đó \(KA\) là tiếp tuyến của nửa đường tròn \(\left( O \right)\).

b2) Vì \(DN,\,\,DB\) là 2 tiếp tuyến là hai tiếp tuyến cắt nhau tại \(D\) của nửa đường tròn \(\left( O \right)\).

Suy ra \(OD\) là tia phân giác \(\widehat {NOB}\) (tính chất hai tiếp tuyến cắt nhau).

Mà tam giác \(OBN\) cân tại \(O{\rm{ }}\left( {OB = ON = R} \right)\)nên \(OD\) là đường cao của \(\Delta OBN\) hay \(BN \bot OD\) .

Ta có \(\widehat {ANB} = 90^\circ \) (góc nội tiếp chắn nửa \(\left( O \right)\) nên \(BN \bot AN\).

Từ đó, suy ra \(OD\,{\rm{//}}\,AM\) nên \(\widehat {OME} = \widehat {DOM}\) (hai góc so le trong) (1)

Suy ra 4 điểm \(E,\,\,O,\,\,B,\,\,M\) cùng thuộc đường tròn đường kính \(OM.\)

Nên xét đường tròn đường kính \(OM\) có \(\widehat {EBO} = \widehat {EMO}\) (hai góc nội tiếp cùng chắn cung \(OE\)) (2)

Từ (1) và (2) suy ra \(\widehat {EBO} = \widehat {DOM}\).

c) Kẻ \(NH \bot AB{\rm{ }}\left( {H \in AB} \right)\). Đường thẳng \(NH\) cắt đường thẳng \(KO\) tại \(P\), cắt \(OD\) tại \(Q\). Đường thẳng \(AQ\) cắt đường thẳng \(PB\) tại \(S\). Chứng minh \(K,N,S\) thẳng hàng.

Chứng minh được \(O\) lần lượt là trực tâm của các tam giác \(APN\) nên \(AP \bot NO\).

Chứng minh được \(Q\) lần lượt là trực tâm của \(\Delta BON\) nên \(BQ \bot NO\) suy ra \(BQ\,{\rm{//}}\,AP\).

Suy ra \(\frac{{SQ}}{{SA}} = \frac{{QB}}{{AP}}\), mà \(PA = PN\,;\,\,QB = QN\) nên \(\frac{{SQ}}{{SA}} = \frac{{QN}}{{PN}}\) hay \(\frac{{SQ}}{{QA}} = \frac{{NQ}}{{QP}}\).

Suy ra \(PA\,{\rm{//}}\,NS\) mà \(AP \bot NO\) nên \(NS \bot NO\).

Ta có \(NS \bot NO\,;\,\,KN \bot NO\) suy ra ba điểm \(K,N,S\) thẳng hàng.

Gọi số bút bi mà bạn Lan mua là \(x\) (chiếc, \(x \in \mathbb{N}*\)) .

Giá tiền của \(x\) chiếc bút bi là \(7000x\) (đồng).

Theo đề bài, ta có bất phương trình \(7000x \le 300\,\,000\).

\(x \le \frac{{300}}{7}\)

\(x \le 42\frac{6}{7}\).

Vì \(x\) là số tự nhiên nên giá trị lớn nhất của \(x\) là 42.

Vậy bạn Lan mua được nhiều nhất là 42 chiếc bút bi.