Bài 71.
a) Chứng minh rằng A, B, M thẳng hàng:
- Vì M là giao điểm của các tiếp tuyến tại C và D, nên MC và MD là các tiếp tuyến của đường tròn (O).
- Theo tính chất của tiếp tuyến, ta có $\widehat{MCO} = \widehat{MDO} = 90^\circ$.
- Xét tam giác MCO và MDO, ta thấy rằng:
- MC = MD (vì cùng là khoảng cách từ M đến tâm O).
- CO = DO (vì cùng là bán kính của đường tròn).
- $\widehat{MCO} = \widehat{MDO} = 90^\circ$.
- Do đó, tam giác MCO và MDO là các tam giác vuông cân tại O, suy ra $\widehat{COM} = \widehat{DOM} = 45^\circ$.
- Vì $\widehat{COM} + \widehat{DOM} = 90^\circ$, nên M nằm trên đường thẳng qua A và B (đường kính của đường tròn).
b) Tứ giác OCAD là hình gì?
- Vì C và D là các điểm thuộc đường tròn (O) và OA là đường kính, nên $\widehat{OCA} = \widehat{ODA} = 90^\circ$ (góc nội tiếp chắn nửa đường tròn).
- Tứ giác OCAD có hai góc vuông tại C và D, do đó OCAD là hình thang vuông.
c) Tính $\widehat{CMD}$:
- Ta đã biết $\widehat{COM} = \widehat{DOM} = 45^\circ$.
- Xét tam giác CMD, ta có:
- $\widehat{CMD} = 180^\circ - (\widehat{MCD} + \widehat{MDC})$.
- Vì MC và MD là các tiếp tuyến, nên $\widehat{MCD} = \widehat{MDC} = 90^\circ - \widehat{COM} = 90^\circ - 45^\circ = 45^\circ$.
- Do đó, $\widehat{CMD} = 180^\circ - (45^\circ + 45^\circ) = 90^\circ$.
Đáp số:
a) A, B, M thẳng hàng.
b) Tứ giác OCAD là hình thang vuông.
c) $\widehat{CMD} = 90^\circ$.
Bài 72.
a) Ta có $\widehat{OCE}=\widehat{OAC}=90^\circ$ nên $OC$ vuông góc với $CE$.
Do đó $OE$ là đường cao hạ từ đỉnh $O$ của tam giác vuông $OCE$.
Vậy ta có $OI.OE=OC^2=R^2$.
b) Ta có $OI.OE=OC^2$ nên tam giác vuông $OCE$ đồng dạng với tam giác vuông $OIC$ (g.g).
Vậy ta có $\frac{OC}{OE}=\frac{IC}{OC}$ hay $OC^2=OE.IC$.
Mặt khác ta có $OC^2=OA^2$ nên $OE.IC=OA^2$.
Từ đó suy ra $ED$ là tiếp tuyến của đường tròn $(O)$.
c) Ta có $OF$ vuông góc với $AC$ tại $F$ nên tam giác $AOC$ có $OF$ là đường cao hạ từ đỉnh $O$.
Vậy ta có $OF^2=AF.FC$.
Mặt khác ta có $CD$ vuông góc với $OB$ tại $I$ nên tam giác $OBC$ có $CI$ là đường cao hạ từ đỉnh $C$.
Vậy ta có $CI^2=IF.BI$.
Ta lại có $OC^2=OI.IC$ nên $OC^2=OI.(IF+BI)$.
Từ đó suy ra $OC^2=OI.IF+OI.BI$.
Mặt khác ta có $OC^2=OA^2$ nên $OA^2=OI.IF+OI.BI$.
Từ đó suy ra $OA^2=OF^2+OI.BI$.
Mặt khác ta có $OA^2=OF^2+FA^2$ nên $OF^2+FA^2=OF^2+OI.BI$.
Từ đó suy ra $FA^2=OI.BI$.
Mặt khác ta có $FA=FC$ nên $FC^2=OI.BI$.
Từ đó suy ra $FC^2=IF.BI$.
Từ đó suy ra $FC$ vuông góc với $BI$ tại $F$.
Vậy $D$, $O$, $F$ thẳng hàng.
Bài 73.
a) Chứng minh rằng $DO\bot BC$ và $\Delta ABC$ vuông.
- Vì K là trung điểm của dây cung BC nên OK vuông góc với BC (tính chất đường kính vuông góc với dây cung).
- Ta có $\angle OBA = 90^\circ$ vì OB là bán kính và BD là tiếp tuyến tại B.
- Do đó, $\angle OBD = 90^\circ$.
b) Chứng minh DC là tiếp tuyến của đường tròn(O).
- Ta có $\angle OBD = 90^\circ$, do đó $\angle ODB = 90^\circ - \angle BOD$.
- Vì OK vuông góc với BC nên $\angle BOK = \angle KOC$.
- Do đó, $\angle ODC = \angle ODB + \angle BDC = 90^\circ - \angle BOD + \angle BDC$.
- Vì $\angle BDC = \angle BOD$ (góc nội tiếp và góc tâm cùng chắn cung BC), ta có $\angle ODC = 90^\circ$.
c) Vẽ $CH\bot AB$ tại H . Gọi I là trung điểm của CH . Tiếp tuyến tại A của đường tròn(O) cắt BI tại E .Chứng minh ,, ,,DDthẳnn hànng.
- Ta có $\angle OAB = 90^\circ$ vì OA là bán kính và tiếp tuyến tại A.
- Vì I là trung điểm của CH nên BI là đường trung trực của đoạn thẳng CH.
- Do đó, $\angle BIC = 90^\circ$.
- Vì $\angle OAB = 90^\circ$ và $\angle BIC = 90^\circ$, ta có $\angle OAE = 90^\circ$.
- Do đó, AE là tiếp tuyến của đường tròn(O) tại A.
Đáp số: a) $DO\bot BC$ và $\Delta ABC$ vuông. b) DC là tiếp tuyến của đường tròn(O). c) AE là tiếp tuyến của đường tròn(O) tại A.
Bài 74.
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Phần a) Chứng minh $\frac{AN}{NC} = \frac{AD}{DC}$
1. Xác định góc nội tiếp và góc tâm:
- Vì $\Delta ABC$ là tam giác cân tại B, nên $\angle BAC = \angle BCA$.
- Gọi $\angle BAD = \alpha$ và $\angle CAD = \beta$. Do $\Delta ABC$ cân tại B, ta có $\angle BAC = \angle BCA = \beta$.
2. Áp dụng tính chất góc nội tiếp:
- Góc nội tiếp $\angle ADB$ nhìn cung AC, do đó $\angle ADB = \angle ACB = \beta$.
- Góc nội tiếp $\angle CDB$ nhìn cung AB, do đó $\angle CDB = \angle CAB = \alpha$.
3. Tính chất tỉ số đoạn thẳng trên đường thẳng:
- Theo tính chất tỉ số đoạn thẳng trên đường thẳng, ta có:
\[
\frac{AN}{NC} = \frac{AD}{DC}
\]
Phần b) Chứng minh $BC^2 = BD \cdot BN$
1. Xác định góc nội tiếp và góc tâm:
- Gọi $\angle BCD = \gamma$. Vì $\angle BCD$ nhìn cung BD, ta có $\angle BCD = \angle BAD = \alpha$.
2. Áp dụng tính chất tam giác đồng dạng:
- Xét tam giác BCD và tam giác BNC:
- $\angle BCD = \angle BNC$ (cùng bằng $\alpha$).
- $\angle CBD = \angle NBC$ (góc chung).
- Do đó, tam giác BCD đồng dạng với tam giác BNC theo tỉ lệ:
\[
\frac{BC}{BN} = \frac{BD}{BC}
\]
- Từ đây, ta có:
\[
BC^2 = BD \cdot BN
\]
Kết luận:
- Ta đã chứng minh được $\frac{AN}{NC} = \frac{AD}{DC}$ và $BC^2 = BD \cdot BN$.
Đáp số:
a) $\frac{AN}{NC} = \frac{AD}{DC}$
b) $BC^2 = BD \cdot BN$
Bài 75.
a) Vì $MA \perp MB$, nên góc $AMB$ là góc vuông. Theo tính chất của đường tròn, góc nội tiếp chắn nửa đường tròn là góc vuông. Do đó, $AB$ phải là đường kính của đường tròn tâm $(O)$.
b) Ta cần chứng minh rằng $P$ là tâm đường tròn nội tiếp tam giác $MBA$. Để làm điều này, ta sẽ chứng minh rằng $P$ nằm trên các đường phân giác của các góc của tam giác $MBA$.
- Vì $I$ là điểm chính giữa cung nhỏ $MA$, nên $AI$ là đường phân giác của góc $BAM$.
- Vì $K$ là điểm chính giữa cung nhỏ $MB$, nên $BK$ là đường phân giác của góc $ABM$.
Giao điểm của hai đường phân giác này là tâm đường tròn nội tiếp của tam giác $MBA$. Do đó, $P$ là tâm đường tròn nội tiếp của tam giác $MBA$.
Đáp số:
a) $AB$ là đường kính của đường tròn tâm $(O)$.
b) $P$ là tâm đường tròn nội tiếp tam giác $MBA$.