Bài 21 trang 143 Tài liệu dạy – học Toán 9 tập 2

Đề bài

Cho điểm C nằm bên trong đoạn thẳng AB. Vẽ các nửa đường tròn đường kính AB, AC, CB ở về cùng phía với AB. Vẽ đường thẳng vuông góc với AB tại C cắt nửa đường tròn đường kính AB tại D. Chứng minh diện tích giới hạn bởi ba nửa đường tròn nói trên bằng diện tích hình tròn đường kính CD.

Lời giải chi tiết

Gọi O, O₁, O₂, O₃ lần lượt là tâm các đường tròn đường kính AB, AC, BC, CD.

Diện tích giới hạn bởi ba đường tròn đường kính AB, AC, CB là:

\(\begin{array}{l}{S_1} = \dfrac{1}{2}\pi .{\left( {\dfrac{{AB}}{2}} \right)^2} - \dfrac{1}{2}\pi .{\left( {\dfrac{{AC}}{2}} \right)^2} - \dfrac{1}{2}\pi {\left( {\dfrac{{BC}}{2}} \right)^2}\\\,\,\,\,\, = \dfrac{1}{8}\pi \left( {A{B^2} - A{C^2} - B{C^2}} \right)\end{array}\)

Ta có: \(AB = AC + BC\) \( \Rightarrow A{B^2} = {\left( {AC + BC} \right)^2} = A{C^2} + B{C^2} + 2AC.BC\)

\( \Rightarrow {S_1} = \dfrac{1}{8}\pi \left( {A{C^2} + B{C^2} + 2AC.BC - A{C^2} - B{C^2}} \right) \)\(\,= \dfrac{1}{4}\pi .AC.BC\)

Diện tích hình tròn đường kính \(CD\) là \({S_2} = \pi {\left( {\dfrac{{CD}}{2}} \right)^2} = \dfrac{1}{4}\pi C{D^2}\) .

Ta có: \(\widehat {ADB}\) nội tiếp chắn nửa đường tròn đường kính AB \( \Rightarrow \widehat {ADB} = {90^0} \Rightarrow \Delta ABD\) vuông tại D.

Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông ABD có: \(C{D^2} = AC.BC\)

\( \Rightarrow {S_2} = \dfrac{1}{4}\pi .AC.BC = {S_1}\,\,\left( {dpcm} \right)\).