Trong chương trình Toán lớp 9, việc chứng minh tứ giác nội tiếp là một phần quan trọng giúp học sinh nắm vững kiến thức về hình học và phát triển tư duy logic. Bài viết này sẽ hướng dẫn các em cách chứng minh tứ giác nội tiếp một cách chi tiết và dễ hiểu thông qua lý thuyết, ví dụ cụ thể cùng những bài tập kèm lời giải để các em có thể tham khảo.
I. Lý Thuyết Về Tứ Giác Nội Tiếp
1. Khái Niệm Tứ Giác Nội Tiếp
Tứ giác nội tiếp là một tứ giác có bốn đỉnh nằm trên một đường tròn. Trong đó, tổng số đo hai góc đối diện của tứ giác luôn bằng 180 độ.
a. Tính Chất
- Định lý 1: Một tứ giác được gọi là nội tiếp khi và chỉ khi tổng số đo hai góc đối diện bằng 180°.
- Định lý 2: Nếu một tứ giác có hai góc ở cùng một phía so với một cạnh, và cùng nhìn cạnh đó với một góc α, thì tứ giác đó là tứ giác nội tiếp.
Định lý 2 về tứ giác nội tiếp
Ví dụ: Tứ giác ABCD như hình dưới đây có góc ABD = góc ACD thì tứ giác này là tứ giác nội tiếp.
b. Cách Chứng Minh Tứ Giác Nội Tiếp
Để chứng minh một tứ giác là nội tiếp, ta cần chứng minh rằng tứ giác đó có tổng hai góc đối diện bằng 180 độ.
- Nếu ta có một tứ giác là nội tiếp, thì tổng số đo hai góc đối diện bằng 180°.
- Ngược lại, nếu tổng hai góc đối diện bằng 180°, ta có thể suy ra đó là tứ giác nội tiếp.
c. Ví Dụ
Trong hình vẽ tứ giác ABCD là tứ giác nội tiếp.
Ví dụ về tứ giác nội tiếp
Góc BAD và BCD là hai góc đối diện nên ta có BAD + BCD = 180°.
II. Các Bài Toán Chứng Minh Tứ Giác Nội Tiếp Lớp 9
Bài 1:
Cho tam giác ABC nội tiếp đường tròn (O). Đường thẳng song song với tiếp tuyến tại C cắt các cạnh AC, BC lần lượt tại D, E. Chứng minh rằng tứ giác ABED nội tiếp.
Giải:
Gọi Cx là tia tiếp tuyến tại O (tia Cx nằm trên nửa mặt phẳng không chứa B). Ta có góc ACx = góc ABC, mà góc ACx = góc EDC nên góc ABC = góc EDC.
Vậy tứ giác ABED là tứ giác nội tiếp.
Bài 2:
Cho tam giác ABC nội tiếp đường tròn (O). Vẽ dây DE vuông góc với OA cắt các cạnh AB, AC lần lượt tại S, K.
Chứng minh rằng: tứ giác BCKS nội tiếp.
Hình vẽ minh họa bài 2
Giải:
OA ⊥ DE (gt) ⇒ góc xAC = góc AED
⇒ AD = AE
Góc BSK = (số đo cung BCE + số đo cung AD)/2 (góc có 2 đỉnh ở bên trong đường tròn).
Góc BSK = số đo cung AB/2 (góc nội tiếp).
Do đó: góc BSK + góc BCK = (số đo cung BCE + số đo cung AD + số đo cung AB)/2
= (số đo cung BCE + số đo cung AE + số đo cung AB)/2 = 360°/2 = 180°
⇒ Tứ giác nội tiếp BCKS.
Bài 3:
Cho tam giác nhọn ABC. Đường tròn đường kính BC cắt AB và AC theo thứ tự tại D và E. Gọi H là giao điểm của BE và CD, tia AH cắt BC tại F. Số tứ giác nội tiếp được đương tròn có trong hình vẽ là bao nhiêu?
Hình vẽ minh họa bài 3
Giải:
Ta có tam giác BDC vuông tại D và tam giác BEC vuông tại E vì hai tam giác này nội tiếp được đường tròn (O) đường kính BC.
BE và CD là hai đường cao của ABC nên H là trực tâm của tam giác này.
⇒ AH ⊥ BC tại F (vì AH là đường cao thứ ba).
Từ đó ta có:
- Ba tứ giác AEDH; BDHF; CEHF nội tiếp được vì có hai góc đối diện bù nhau.
- Ba tứ giác AEFB; BDEC; ADFC nội tiếp được vì có hai đỉnh cùng nhìn cạnh chứa hai đỉnh còn lại dưới một góc 90°.
Vậy trong hình vẽ có tất cả 6 tứ giác nội tiếp được đường tròn.
Bài 4:
Cho tam giác ABC nội tiếp đường tròn (O). Vẽ Ax là tiếp tuyến của đường tròn (O). Đường thẳng song song với A cắt các cạnh AB, AC lần lượt tại D, E.
Chứng minh rằng tứ giác BCED nội tiếp.
Hình vẽ minh họa bài 4
Giải:
Ta có Ax // DE (giả thiết)
⇒ Góc xAC = góc AED (hệ quả của góc tạo bởi tia tiếp tuyến dây cung)
Do đó: góc AED = góc DBC
Suy ra tứ giác BCED là tứ giác nội tiếp.
Bài 5:
Cho tam giác ABC cân tại A, nội tiếp trong đường tròn (O) đường kính là AI. Gọi E là trung điểm AB và K là trung điểm của OI.
a) Chứng minh tam giác EKB là tam giác cân.
b) Chứng minh tứ giác AEKC là một tứ giác nội tiếp.
Hình vẽ minh họa bài 5
Giải:
a) Gọi H là trung điểm của đoạn thẳng BE.
Ta có: E là trung điểm AB, AB không qua O (gt). Mà góc ABI = 90° (góc nội tiếp chắn ngoài đường tròn).
Vì OE ⊥ AB, BI ⊥ AB (góc ABI = 90°) ⇒ OE // BI.
Do đó tứ giác BEOI là hình thang.
Mà H, K lần lượt là trung điểm các cạnh BE, OI nên HK // OE.
Ta có: HK // OE, OE ⊥ AB ⇒ HK ⊥ AB
Tam giác EKB có HK vừa là đường cao vừa là đường trung tuyến ⇒ tam giác EKB cân tại K.
b) OB = OC (= R) và AB = AC (gt)
⇒ O và A thuộc đường trung trực của đoạn thẳng BC.
⇒ OA là đường trung trực của đoạn thẳng BC.
Mà K ∈ OA nên KB = KC
Xét tam giác KBA và tam giác ICA có: AB = AC (gt)
KB = KC; AK là cạnh chung
Do đó: tam giác KBA = tam giác RCA (c.c.c)
⇒ Góc KBA = góc KCA ⇒ góc KBA = góc KEB (tam giác EKB cân).
Do đó: góc KEB = góc KCA ⇒ Tứ giác AEKC nội tiếp được.
Việc nắm vững cách chứng minh tứ giác nội tiếp lớp 9 không chỉ giúp các em học tốt môn Toán mà còn giúp các em đạt điểm cao hơn trong kỳ thi tuyển sinh vào 10 sắp tới.
Hy vọng qua bài viết này, các em sẽ có thể tự tin hơn khi đối mặt với các bài toán liên quan đến tứ giác nội tiếp. Đừng quên tham khảo thêm 2 cuốn Làm chủ kiến thức Toán 9 ôn thi vào 10 phần Đại số và Hình học để biết cách giải tất cả các bài toán trong chương trình lớp 9 nhé!
Link để tham khảo phần Đại số: https://drive.google.com/file/d/1uaOJCek1Mpmm-UbFU3hEIVzQ0P6PPaoC/view
Link để tham khảo phần Hình học: https://drive.google.com/file/d/162Yv0A_lC8XmgSN_AjwxVuKPWpbVVkJj/view
Nếu các em có bất kỳ thắc mắc nào, hãy để lại bình luận dưới bài viết để được giải đáp nhé!
Tkbooks tự hào là nhà xuất bản sách tham khảo lớp 9 hàng đầu tại Việt Nam!