Giải SBT Toán 9 Cánh diều Bài 1. Đường tròn ngoại tiếp tam giác. Đường tròn nội tiếp tam giác

⦁ Tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác là giao điểm của ba đường trung trực của tam giác đó.

⦁ Tâm đường tròn nội tiếp tam giác là giao điểm của ba đường phân giác của tam giác đó.

⦁ Đường tròn ngoại tiếp tam giác vuông có tâm là trung điểm của cạnh huyền.

Vậy trong các phát biểu đã cho, phát biểu c) là đúng.

⦁ Trong một tam giác đều, trọng tâm của tam giác đồng thời là tâm đường tròn ngoại tiếp và tâm đường tròn nội tiếp tam giác đó.

⦁ Tam giác đều cạnh a có bán kính đường tròn ngoại tiếp là $R=\frac{a\sqrt{3}}{3}$.

⦁ Tam giác đều cạnh a có bán kính đường tròn nội tiếp là $r=\frac{a\sqrt{3}}{6}$.

Vậy trong các phát biểu đã cho, phát biểu c), d) là sai.

a) ⦁ Vì tam giác ABC cân tại A nên đường trung trực AO của cạnh BC (do O là tâm đường tròn ngoại tiếp ∆ABC) đồng thời là đường phân giác của góc BAC.

Mà AI là đường phân giác của góc BAC (do I là tâm đường tròn nội tiếp tam giác ABC).

Suy ra hai đường thẳng AO và AI trùng nhau hay ba điểm A, O, I cùng thuộc một đường thẳng.

⦁ Do OA là đường trung trực của BC nên OA ⊥ BC.

Ta có $\widehat{BAI}=\widehat{CAI}$  (do AI là đường phân giác của góc BAC) hay $\widehat{BAO}=\widehat{CAO}$  

Gọi D là giao điểm của AO với đường tròn (O) (khác điểm A) nên $\widehat{BAD}=\widehat{CAD}$

Suy ra BD = CD.

Do đó đường thẳng OA đi qua điểm chính giữa D (khác điểm A) của cung BC.

b) ⦁ Gọi H là giao điểm của AD và BC. Do đó, AH ⊥ BC và H là trung điểm của BC.

Suy ra $HB=HC=\frac{1}{2}BC=\frac{1}{2}·24=12$ (cm).

Xét ∆ACH vuông tại H, theo định lí Pythagore, ta có:

AC² = AH² + HC²

Suy ra $AH=\sqrt{A{C}^2-H{C}^2}=\sqrt{{20}^2-{12}^2}=\sqrt{256}=16$ (cm).

Ta có AD là đường kính của đường tròn (O) ngoại tiếp tam giác ABC nên $\widehat{ACD}=90°$.

Xét ∆ACH và ∆ADC có:

 $\widehat{AHC}=\widehat{ACD}=90°$ và góc A chung

Do đó ∆ACH ᔕ ∆ADC (g.g)

Suy ra $\frac{AC}{AD}=\frac{AH}{AC}$ hay AC² = AH.AD.

Nên $AD=\frac{A{C}^2}{AH}=\frac{{20}^2}{16}=25$ (cm).

Do đó, bán kính đường tròn (O) đường kính AD ngoại tiếp ∆ABC là $R=\frac{AD}{2}=\frac{25}{2}=12,5$ (cm).

⦁ Do ∆ABC cân tại A nên AB = AC = 20 cm.

Do BI là phân giác của góc ABH nên $\frac{IH}{IA}=\frac{BH}{BA}=\frac{12}{20}=\frac{3}{5}$.

Ta có $\frac{IH}{IA}=\frac{3}{5}$ hay $\frac{IH}{IH+IA}=\frac{3}{3+5}$ (tính chất tỉ lệ thức) hay $\frac{IH}{AH}=\frac{3}{8}$

Tức là $\frac{r}{16}=\frac{3}{8}$.Vì vậy $r=\frac{16·3}{8}=6$ cm.

Vậy độ dài bán kính R của đường tròn ngoại tiếp và bán kính r của đường tròn nội tiếp tam giác ABC lần lượt là R = 12,5 cm và r = 6 cm.

a) Gọi O là trung điểm của BC. Khi đó $OB=OC=\frac{1}{2}BC$.

Do BE, CD là các đường cao của tam giác ABC nên BE ⊥ AC, CD ⊥ AB.

Suy ra tam giác BDC vuông ở D và BEC vuông ở E nên $OD=\frac{1}{2}BC=OE$

Do đó OB = OD = OC = OE nên O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác BDE.

b) Do OD = OE = OC nên O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác DEC.

c) Gọi I là trung điểm của AK.

Do BE ⊥ AC, CD ⊥ AB nên tam giác ADK vuông ở D và tam giác AEK vuông ở E nên khi chứng minh tương tự câu a, ta có IA = IK = IE = ID.

Do đó, I là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ADE.

a) Do O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC nên OA = OB; O₁ là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác AMB nên O₁A = O₁B.

Suy ra OO₁ là đường trung trực của AB.

Tương tự OO₂, O₁O₂ lần lượt là đường trung trực của AC, AM.

b) Gọi P, Q, R lần lượt là trung điểm của AC, AM, AB; N là giao điểm của QO₂ và AC.

Khi đó O₁Q ⊥ AM, O₁R ⊥ AB nên $\widehat{AQ{O}_1}=\widehat{AR{O}_1}=90°$

Tam giác AQO₁ vuông tại Q nên nội tiếp đường tròn đường kính AO₁.

Tam giác ARO₁ vuông tại R nên nội tiếp đường tròn đường kính AO₁.

Do đó tứ giác AQO₁R nội tiếp đường tròn đường kính AO₁.

Suy ra $\widehat{RAQ}+\widehat{R{O}_{1}Q}=180°$ (tổng hai góc đối nhau của tứ giác nội tiếp bằng 180°).

Nên $\widehat{RAQ}=180°-\widehat{R{O}_{1}Q}$.

Mà $\widehat{R{O}_{1}Q}+\widehat{Q{O}_{1}O}=180°$ (hai góc kề bù) suy ra $\widehat{Q{O}_{1}O}=180°-\widehat{R{O}_{1}Q}$.

Do đó $\widehat{Q{O}_{1}O}=\widehat{RAQ}\left(=180°-\widehat{R{O}_{1}Q}\right)$ (1)

Mặt khác, $\widehat{O_{2}NP}=\widehat{ANQ}$ (đối đỉnh) nên $90°-\widehat{O_{2}NP}=90°-\widehat{ANQ}$.

Hay $\widehat{N{O}_{2}P}=\widehat{QAN}$.  (2)

Do AM là phân giác của $\widehat{BAC}$ nên $\widehat{BAM}=\widehat{MAC}$ hay $\widehat{RAQ}=\widehat{QAN}$. (3)

Từ (1), (2) và (3) suy ra $\widehat{Q{O}_{1}O}=\widehat{N{O}_{2}P}$ hay $\widehat{O_2{O}_{1}O}=\widehat{O_1{O}_{2}O}$.

Do đó, tam giác OO₁O₂ cân tại O.