Ngựa lái xe tăng Bài toán: Tam giác ABC vuông tại A, có AB = 3cm, BC = 5cm
a) Xác định vị trí tương đối của đường thẳng AB so với đường tròn tâm C bán kính 3.5cm.
Trong tam giác vuông ABC với , ta có cm và cm.
Đầu tiên, ta cần tính độ dài cạnh AC bằng định lý Pythagoras:
AC = \sqrt{BC^2 - AB^2} = \sqrt{5^2 - 3^2} = \sqrt{25 - 9} = \sqrt{16} = 4 \, \text{cm}.
Giả sử tam giác ABC nằm trên mặt phẳng Oxy, với A tại gốc tọa độ (0, 0), B tại (3, 0) và C tại (0, 4).
Để xác định vị trí tương đối của đường thẳng AB so với đường tròn tâm C bán kính 3.5 cm, ta cần kiểm tra khoảng cách từ điểm C đến đường thẳng AB.
Đường thẳng AB có phương trình là (vì AB nằm trên trục Ox).
Khoảng cách từ điểm C (0, 4) đến đường thẳng AB (y = 0) là 4 cm.
Bán kính của đường tròn là 3.5 cm, nhưng khoảng cách từ điểm C đến đường thẳng AB là 4 cm, lớn hơn bán kính 3.5 cm. Do đó, đường thẳng AB không cắt đường tròn tâm C bán kính 3.5 cm mà chỉ nằm ngoài đường tròn.
b) Kẻ đường phân giác BD, chứng minh BC là tiếp tuyến của đường tròn tâm D bán kính DA.
Gọi D là điểm của đường phân giác BD. Vì BD là đường phân giác của tam giác vuông ABC, ta có một số tính chất sau:
Đường phân giác của góc vuông chia tam giác vuông thành hai tam giác vuông có tỉ lệ tương ứng giữa các cạnh đối diện với các góc vuông.
Khi ta kẻ đường phân giác BD, ta biết rằng đường phân giác BD sẽ chia cạnh BC thành hai đoạn có tỉ lệ bằng với các cạnh còn lại trong tam giác vuông ABC. Do đó, điểm D sẽ nằm trên cạnh BC sao cho:
\frac{BD}{DC} = \frac{AB}{AC} = \frac{3}{4}.
Để chứng minh BC là tiếp tuyến của đường tròn tâm D bán kính DA, ta cần chứng minh rằng khoảng cách từ điểm B đến điểm D bằng bán kính DA.
Vì BD là đường phân giác và BC là cạnh huyền của tam giác vuông ABC, ta có thể chứng minh rằng điểm D, nằm trên đường phân giác, có một đặc điểm quan trọng: đoạn BC sẽ vuông góc với đường tròn tâm D khi BC tiếp xúc với đường tròn tại điểm B. Điều này thể hiện rằng BC là tiếp tuyến của đường tròn tâm D bán kính DA.
Kết luận:
a) Đường thẳng AB không cắt đường tròn tâm C bán kính 3.5 cm mà nằm ngoài đường tròn.
b) BC là tiếp tuyến của đường tròn tâm D bán kính DA, do tính chất của đường phân giác và tính chất tiếp tuyến của đoạn thẳng BC.