Giải bài toán hình học về tiếp tuyến của đường tròn
Đề bài:
Cho đường tròn (O;R) có đường kính AB. Qua A và B kẻ hai tiếp tuyến Ax và By. Lấy điểm H thuộc đường tròn (O;R), qua H kẻ tiếp tuyến cắt Ax và By lần lượt tại C và D.
- Chứng minh: a) Góc COD = 90 độ b) CD = AC + BD c) OH² = AC.BD d) Tìm vị trí của H để đoạn CD ngắn nhất (sử dụng BĐT Cô-si)
Giải:
a) Chứng minh góc COD = 90 độ
- Ta có: AC, BD là các tiếp tuyến của đường tròn (O;R) nên:
- OC vuông góc với AC tại C
- OD vuông góc với BD tại D
- Xét tứ giác OCOD có:
- Góc OCA = góc ODB = 90 độ
- Hai góc này cùng nhìn cạnh OD
- Suy ra tứ giác OCOD nội tiếp đường tròn đường kính OD
- Do đó, góc COD = 90 độ (góc nội tiếp chắn nửa đường tròn)
b) Chứng minh CD = AC + BD
- Xét tam giác OAC vuông tại C, áp dụng định lý Pytago ta có:
- Tương tự, xét tam giác OBD vuông tại D, ta có:
- Mà OA = OB = R (bán kính đường tròn)
- Nên AC² = BD²
- Suy ra AC = BD
- Trong tam giác COD vuông tại O, đường cao OH, áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có:
- CH.DH = OH²
- Mà CH = AC, DH = BD
- Nên AC.BD = OH²
- Từ AC = BD và AC.BD = OH² suy ra:
c) Chứng minh OH² = AC.BD
d) Tìm vị trí của H để đoạn CD ngắn nhất (sử dụng BĐT Cô-si)
- Ta có: CD = AC + BD ≥ 2√(AC.BD) (BĐT Cô-si cho hai số không âm)
- Dấu "=" xảy ra khi AC = BD
- Mà AC.BD = OH²
- Nên CD ≥ 2OH
- Vậy CD ngắn nhất khi và chỉ khi CD = 2OH, tức là H là trung điểm của cung nhỏ AB.
Kết luận:
- Góc COD luôn bằng 90 độ.
- Độ dài đoạn CD bằng tổng độ dài hai đoạn AC và BD.
- Bình phương khoảng cách từ tâm O đến điểm H bằng tích của AC và BD.
- Đoạn CD ngắn nhất khi và chỉ khi H là trung điểm của cung nhỏ AB.
Lưu ý: Để hiểu rõ hơn về bài toán, bạn có thể vẽ hình minh họa và xem xét các mối quan hệ giữa các yếu tố trong hình.
Các kiến thức sử dụng:
- Tính chất tiếp tuyến của đường tròn
- Tứ giác nội tiếp
- Định lý Pytago
- Hệ thức lượng trong tam giác vuông
- Bất đẳng thức Cô-si
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại hỏi nhé!
Bạn muốn mình giải thêm bài tập nào không?
Có thể bạn quan tâm đến các chủ đề sau:
- Đường tròn nội tiếp, ngoại tiếp tam giác
- Góc ở tâm, góc nội tiếp
- Tính chất của các dây cung, đường kính
- Định lý Ta-lét, định lý đảo Ta-lét