Bài 2: Quan hệ giữa đường vuông góc và đường xiên, đường xiên và hình chiếu - trang 38 sách bài tập Toán 7 Tập 2
Bài 11 trang 38 sách bài tập Toán 7 Tập 2: Cho hình sau. So sánh các độ dài AB, AC, AD, AE.
Bài giải:
+ Ta có BC < BD < BE.
Mà AC, AD, AE là các đường xiên tương ứng với các hình chiếu BC, BD, BE
Suy ra AC < AD < AE.
+ AB là đường vuông góc nên AB nhỏ nhất trong tất cả các đường xiên và đường vuông góc.
=> AB < AC < AD < AE.
Bài 12 trang 38: Cho hình bên. Chứng minh rằng MN < BC.
Bài giải:
Nối BN.
+ Ta có: AM < AB
Mà NM, NB là các đường xiên ứng với hình chiếu AM, AB
⇒ NM < NB (1)
+ Lại có AN < AC.
Mà BN, BC là các đường xiên ứng với hình chiếu AN, AC
⇒ BN < BC (2)
Từ (1) và (2) suy ra: MN < BC
Bài 13 trang 38: Cho tam giác ABC cân tại A có AB = AC = 10cm, BC = 12cm. Vẽ cung tròn tâm A có bán kính 9cm. Cung đó có cắt đường thẳng BC hay không, có cắt cạnh BC hay không? Vì sao?
Bài giải:
Kẻ AH ⊥ AB.
Xét hai tam giác vuông AHB và AHC, ta có:
∠ AHB = ∠ AHC = 90o
AB = AC (gt)
AH cạnh chung
Suy ra: Δ AHB = Δ AHC
(cạnh huyền - cạnh góc vuông)
Suy ra: HB = HC (hai cạnh tương ứng)
Ta có: HB = HC = BC/2 = 6 (cm)
Trong tam giác vuông AHB có ∠ AHB = 90o
Áp dụng định lí Pi-ta-go, ta có:
AB2 = AH2 + HB2 ⇒ AH2 = AB2 – HB2 = 102 – 62 = 64
⇒ AH = 8 (cm)
Do bán kính cung tròn 9 (cm) > 8 (cm) nên cung tròn tâm A bán kính 9 cm cắt đường thẳng BC.
Gọi D là giao điểm của cung tròn tâm A bán kính 9 cm với BC.
Vì đường xiên AD < AC nên hình chiếu HD < HC.
Do đó D nằm giữa H và C.
Vậy cung tròn tâm A bán kính 9 cm cắt cạnh BC.
Bài 14 trang 38: Cho tam giác ABC, điểm D nằm giữa A và C (BD không vuông góc với AC). Gọi E và F là chân đường vuông góc kẻ từ A và C đến đường thẳng BD. So sánh AC với tổng AE + CF.
Bài giải:
+ AE là đường vuông góc hạ từ đỉnh A xuống đường thẳng BF
⇒ AE < AD. ( quan hệ đường vuông góc và đường xiên). (1)
+ CF là đường vuông góc hạ từ đỉnh C xuống đường thẳng BF
⇒ CF < CD (quan hệ đường vuông góc và đường xiên). (2)
Từ (1) và (2) vế cộng vế ta được: AE + CF < AD + CD = AC.
Bài 15 trang 38: Cho tam giác ABC vuông tại A, M là trung điểm của AC. Gọi E và F là chân các đường vuông góc kẻ từ A và C đến đường thẳng BM. Chứng minh rằng AB < (BE + BF) / 2.
Bài giải:
Trong Δ ABM, ta có ∠ (BAM) = 90o
Suy ra: AB < BM (trong tam giác vuông cạnh huyền lớn nhất)
Mà BM = BE + EM = BF - MF
Suy ra: AB < BE + EM
AB < BF - FM
Suy ra: AB + AB < BE + ME + BF - MF (1)
Xét hai tam giác vuông AEM và CFM, ta có:
∠ (AEM) = ∠ (CFM) = 90o
AM = CM (giả thiết)
∠ (AME) = ∠ (CMF) (đối đỉnh)
Suy ra: Δ AEM = Δ CFM (cạnh huyền - góc nhọn)
Suy ra: ME = MF (2)
Từ (1) và (2) suy ra: AB + AB < BE + BF
Suy ra: 2AB < BE + BF
Vậy AB < (BE + BF) / 2.
Bài 16 trang 38: Cho tam giác ABC cân tại A, điểm D nằm giữa B và C. Chứng minh rằng độ dài AD nhỏ hơn cạnh bên của tam giác ABC.
Bài giải:
Kẻ AH ⊥ BC.
* Trường hợp H trùng với D
Ta có AH < AC (đường vuông góc ngắn hơn đường xiên)
Suy ra: AD < AC
* Trường hợp H không trùng với D
Giả sử D nằm giữa H và C.
Ta có: HD < HC
Suy ra: AD < AC (hình chiếu nhỏ hơn thì có đường xiên nhỏ hơn)
Vậy AD nhỏ hơn cạnh bên của tam giác cân ABC.
Bài 17 trang 38: Cho hình sau trong đó AB > AC. Chứng minh rằng EB > EC.
Bài giải:
Ta có: AB > AC (gt)
Suy ra: HB > HC (đường xiên lớn hơn có hình chiếu lớn hơn)
Suy ra: EB > EC (hình chiếu lớn hơn thì có đường xiên lớn hơn)
Bài 18 trang 39: Cho hình sau, chứng minh rằng: BD + CE < AB + AC
Bài giải:
Trong Δ ABD, ta có ∠ (ADB) = 90o
Suy ra: BD < AB (đường vuông góc ngắn hơn đường xiên) (1)
Trong Δ AEC, ta có ∠ (AEC) = 90o
Suy ra: CE < AC (cạnh huyền lớn hơn cạnh góc vuông) (2)
Cộng từng vế (1) và (2), ta có: BD + CE < AB + AC.
Bài 2.1 trang 39 sách bài tập Toán 7 Tập 2: Cho đường thẳng d và điểm A không thuộc d. Trong các khẳng định sau đây, khẳng định nào đúng, khẳng định nào sai?
(A) Có duy nhất một đường vuông góc kẻ từ điểm A đến đường thẳng d.
(B) Có duy nhất một đường kẻ xiên kẻ từ điểm A đến đường thẳng d.
(C) Có vô số đường vuông góc kẻ từ điểm A đến đường thẳng d.
(D) Có vô số đường kẻ xiên kẻ từ điểm A đến đường thẳng d.
Hãy vẽ hình minh họa cho các khẳng định đúng.Bài giải:
Ta biết rằng có duy nhất một đường thẳng đi qua một điểm cho trước, vuông góc với một đường thẳng cho trước và có vô số đường thẳng đi qua một điểm cho trước cắt một đường cho trước. Bởi vì, có duy nhất một đường vuông góc kẻ từ điểm A đến đường thẳng d và có vô số đường xiên kẻ từ điểm A đến đường thẳng d.
(A) Đúng
(B) Sai
(C) Sai
(D) Đúng
Trong hình AH là đường vuông góc duy nhất và AB, AC, AD, AE, AG là những đường xiên kẻ từ A đến d (có thể kẻ được vô số đường xiên như thế)
Bài 2.2 trang 39: Qua điểm A không thuộc đường thẳng d, kẻ đường vuông góc AH và các đường xiên AB, AC đến đường thẳng d (H, B, C đều thuộc d). Biết rằng HB < HC. Hãy chọn khẳng định đúng trong các khẳng định sau:
(A) AB > AC
(B) AB = AC
(C) AB < AC
(D) AH < AB
Bài giải:Theo định lý so sánh giữa hình chiếu và hình xiên ta có:
HB < HC ⇒ AB < AC. Đáp án đúng là (C)
Bài 2.3 trang 39: a) Hai tam giác ABC, A'B'C' vuông tại A và A' có AB = A'B', AC > A'C'. Không sử dụng định lý Pitago, chứng minh rằng BC > B'C'.
b) Hai tam giác ABC, A'B'C' vuông tại A và A' có AB = A'B', BC > B'C'.
Không sử dụng định lý Pytago, chứng minh rằng AC > A'C'
Bài giải:
a) Do AC > A'C' nên lấy được điểm C1 trên cạnh AC sao cho AC1=A′C′. Ta có tam giác vuông ABC1 bằng tam giác vuông A'B'C', suy ra B′C′=BC1. Mặt khác hai đường xiên BC và BC1 kẻ từ B đến đường thẳng AC lần lượt có hình chiếu trên AC là AC và AC1. Vì AC > AC1 nên BC > BC1. Suy ra BC > B'C'.
b) Dùng phản chứng:
- Giả sử AC < A'C'. Khi đó theo chứng minh câu a) ta có BC < B'C'. Điều này không đúng với giả thiết BC > B'C'.
Giả sử AC = A'C'. Khi đó ta có Δ ABC = Δ A'B'C' (c. g. c). Suy ra BC = B'C'.
Điều này cũng không đúng với giả thiết BC > B'C'. Vậy ta phải có AC > A'C'.
(Nếu sử dụng định lý Pytago thì có thể giải bài toán sau)
Trong tam giác vuông ABC có BC 2= AB 2+ AC 2 (1)
Trong tam giác vuông A'B'C' có B'C' 2= A'B' 2+ A'C' 2 (2)
Theo giả thiết AB = A'B' nên từ (1) và (2) ta có:
- Nếu AC > A'C' thì AC 2 > A'C' 2, suy ra BC 2 > B'C' 2 hay BC > B'C'
- Nếu BC > B'C' thì BC 2 > B'C' 2, suy ra AC 2 > A'C' 2 hay AC > A'C'.
Bài 2.4 trang 39: Cho tam giác ABC vuông tại A. Gọi BD là đường phân giác của góc B (D ∈ AC). Chứng minh rằng BD < BC.
Bài giải:
Do BD là tia phân giác của góc ABC nên tia BD ở giữa hai tia BA và BC, suy ra D ở giữa A và C, hay AD < AC.
Hai đường xiên BC, BD lần lượt có hình chiếu trên AC là AC và AD.
Mà AD < AC, suy ra BD < BC.
Bài 2.5 trang 40: Cho điểm A nằm ngoài đường thẳng xy
a) Tìm trên đường thẳng xy hai điểm M, N sao cho hai đường xiên AM và AN bằng nhau.
b) Lấy một điểm D trên đường thẳng xy. Chứng minh rằng:
- Nếu D ở giữa M và N thì AD < AM;
- Nếu D không thuộc đoạn thẳng MN thì AD > AM.
Bài giải:
a) Gọi H là hình chiếu của A trên xy.
Để lấy hai điểm M, N thỏa mãn AM = AN ta vẽ 1 đường tròn tâm A, bán kính > AH cắt đường thẳng xy tại hai điểm M, N.
b) + Xét trường hợp D ở giữa M và N
- Nếu D ≡ H thì AD = AH, suy ra AD < AM (đường vuông góc ngắn hơn đường xiên)
- Nếu D ở giữa M và H thì HD < HM, do đó AD < AM (đường xiên có hình chiếu ngắn hơn thì ngắn hơn)
- Nếu D ở giữa H và N thì HD < HN, do đó AD < AN.
Theo a) ta có AM = AN nên AD < AM
Vậy khi D ở giữa M và N thì ta luôn có AD < AM
+ Xét trường hợp D không thuộc đoạn thẳng MN
⇒ HD > HM
⇒ AD > AM.
Bài 2.6 trang 40: Cho điểm P nằm ngoài đường thẳng d.
a) Hãy nêu cách vẽ đường xiên PQ, PR sao cho PQ = PR và ∠ (QPR) = 60o
b) Trong hình dựng được ở câu a), cho PQ = 18cm. Tính độ dài hình chiếu của hai đường xiên PQ, PR trên d.
Bài giải:
a) + Phân tích bài toán
Giả sử PQ và PR là hai đường xiên kẻ từ P đến d sao cho PQ = PR và ∠ (QPR) = 60o.
Gọi H là chân đường vuông góc kẻ từ P đến d.
Khi đó Δ PHQ = Δ PHR (cạnh huyền, cạnh góc vuông)
⇒ ∠ (HPQ) = ∠ (HPR) = 30o.
+ Từ đó suy ra cách vẽ hai đường xiên PQ và PR:
- Kẻ PH ⊥ d (H ∈ d)
- Kẻ các tia Px, Py tạo với PH 1 góc 30o (Py, Px thuộc hai nửa mp bờ là đường thẳng PH)
- Px, Py cắt d lần lượt tại Q và R.
Khi đó Δ PHQ = Δ PHR nên PQ = PR và ∠ QPR = 60o.
b) + Hình chiếu của PQ và PR chính là HQ và HR.
+ Δ PQR có PQ = PR và ∠ P = 60o
⇒ Δ PQR đều
⇒ QR = PQ = 18cm.
+ Δ PHQ = Δ PHR (cạnh huyền- cạnh góc vuông) ⇒ QH = HR = 1/2. QR = 9cm.
Vậy độ dài hình chiếu của PQ và PR trên d đều bằng 9cm.