Bài tập Toán 8 Bài 37: Hình đồng dạng (17 bài tập)

Lớp 8 · Toán Bài 37

Hình Đồng Dạng

Hình đồng dạng phối cảnh, hình đồng dạng và tỉ số đồng dạng

1
Phóng to và thu nhỏ qua một tâm

Trong cuộc sống, ta thường thấy các hình có hình dạng giống nhau nhưng kích thước khác nhau — như búp bê Nga (Matryoshka), các tầng tháp, hay bức ảnh được phóng to/thu nhỏ. Đó chính là khái niệm hình đồng dạng.

🔵 Cách phóng to/thu nhỏ qua một tâm:

Cho tam giác $A'B'C'$ và một điểm $O$. Trên các tia $OA'$, $OB'$, $OC'$ lấy các điểm $A$, $B$, $C$ sao cho:

$OA = 2 \cdot OA'$ ; $\;OB = 2 \cdot OB'$ ; $\;OC = 2 \cdot OC'$
Hai tam giác ABC và A'B'C' phóng to/thu nhỏ qua tâm O
Tam giác $ABC$ là hình phóng to (gấp 2) của tam giác $A'B'C'$ qua tâm $O$

Khi đó:

• Tam giác $ABC$ là hình phóng to (2 lần) của tam giác $A'B'C'$.
• Tam giác $A'B'C'$ là hình thu nhỏ ($\dfrac{1}{2}$) của tam giác $ABC$.
• $\triangle ABC \sim \triangle A'B'C'$ với tỉ số đồng dạng bằng $2$.
📌Tính chất quan trọng: Các đường thẳng nối các điểm tương ứng trên hai hình (như $AA'$, $BB'$, $CC'$) đều đi qua cùng một điểm $O$.
2
Hình đồng dạng phối cảnh

Xét hai bức hình chân dung kích thước $2 \times 3$ (hình $\mathcal{T}$) và $4 \times 6$ (hình $\mathcal{T'}$) đặt cạnh nhau. Các đường nối các điểm tương ứng đều đi qua cùng một điểm $O$.

Hai bức hình đồng dạng phối cảnh với tâm O
Hai bức hình đồng dạng phối cảnh với tâm phối cảnh $O$
📐 Định nghĩa
Các cặp hình phóng to – thu nhỏ như trên (sao cho các đường nối điểm tương ứng đồng quy tại một điểm $O$) được gọi là các hình đồng dạng phối cảnh. Điểm đồng quy $O$ được gọi là tâm phối cảnh.

Trong ví dụ trên, hình $\mathcal{T'}$ đồng dạng phối cảnh với hình $\mathcal{T}$ theo tỉ số đồng dạng:

$k = \dfrac{OA'}{OA} = \dfrac{6}{3} = 2$

🔵 Ý nghĩa của tỉ số $k$:

• $k > 1$ → hình mới lớn hơn hình ban đầu (phóng to).
• $0 < k < 1$ → hình mới nhỏ hơn hình ban đầu (thu nhỏ).
• $k = 1$ → hai hình bằng nhau.
Ví dụ 1 — Tỉ số đồng dạng phối cảnh

Bức ảnh $\mathcal{T'}$ kích thước $4 \times 6$ phóng to từ bức ảnh $\mathcal{T}$ kích thước $2 \times 3$. Tỉ số đồng dạng phối cảnh là:

$k$ =$\dfrac{6}{3} = \dfrac{4}{2} = 2$
Vì $k = 2 > 1$ → $\mathcal{T'}$ là phóng to của $\mathcal{T}$.
3
Hình đồng dạng — khái niệm tổng quát

Trong cặp hình đồng dạng phối cảnh ở trên, nếu ta thay đổi vị trí của một hình (xoay, lật, dịch chuyển) thì hai hình vẫn có hình dạng giống nhau. Khi đó chúng được gọi là hình đồng dạng.

📐 Định nghĩa
Một hình $\mathcal{H'}$ được gọi là đồng dạng với hình $\mathcal{H}$ nếu:
$\bullet$ $\mathcal{H'}$ bằng $\mathcal{H}$, hoặc
$\bullet$ $\mathcal{H'}$ bằng một hình phóng to hay thu nhỏ của $\mathcal{H}$.
💡Tính chất quan trọng: Hai hình đồng dạng có hình dạng giống nhau (chỉ khác kích thước, vị trí, hướng).

🔵 Các cặp hình LUÔN đồng dạng:

Hai hình vuông
bất kì
Hai hình tròn
bất kì
Hai tam giác đều
bất kì
Các cặp hình luôn đồng dạng: hình vuông, hình tròn, tam giác đều
Các cặp hình luôn đồng dạng với nhau
📌Tại sao? Các hình này được xác định hoàn toàn bởi một thông số (cạnh hoặc bán kính), nên hình dạng luôn giống nhau, chỉ khác về kích thước.
⚠️Cẩn thận: Hai hình chữ nhật bất kì chưa chắc đồng dạng! Ví dụ hình chữ nhật $2 \times 3$ và $2 \times 5$ có tỉ lệ cạnh khác nhau ($\dfrac{2}{3} \ne \dfrac{2}{5}$) → KHÔNG đồng dạng.
4
Phân biệt: Đồng dạng & Đồng dạng phối cảnh

Đây là hai khái niệm liên quan nhưng không hoàn toàn giống nhau:

📘 Hình đồng dạng
Hai hình có hình dạng giống nhau (có thể xoay, lật, đặt ở bất kỳ vị trí nào).

Khái niệm rộng hơn.
🎯 Đồng dạng phối cảnh
Hai hình đồng dạng được đặt sao cho các đường nối điểm tương ứng đồng quy tại tâm $O$.

Khái niệm hẹp hơn.
So sánh hình đồng dạng và đồng dạng phối cảnh
So sánh: hai cặp đều đồng dạng, nhưng chỉ cặp bên trái là đồng dạng phối cảnh
🔍Quy tắc nhớ:
• Mọi cặp đồng dạng phối cảnh đều là đồng dạng.
• Nhưng cặp đồng dạng CHƯA chắc là đồng dạng phối cảnh (nếu một hình bị xoay hoặc lật thì không còn phối cảnh).
Ví dụ 2 — Phân tích lập luận

Vuông nói: "Hai hình vuông bất kì đều đồng dạng với nhau."

Tròn nói: "Hai tam giác đều bất kì đều đồng dạng phối cảnh với nhau."

Vuông đúng: hai hình vuông bất kì luôn có cùng hình dạng (4 góc vuông, 4 cạnh bằng) → luôn đồng dạng. ✓
Tròn đúng: hai tam giác đều luôn đồng dạng. Hơn nữa, ta luôn có thể đặt chúng sao cho đường nối đỉnh tương ứng đồng quy → đồng dạng phối cảnh. ✓
5
Tỉ số đồng dạng & cách tính

Khi $\triangle A'B'C'$ đồng dạng phối cảnh với $\triangle ABC$ theo tỉ số $k$ với tâm $O$, ta có nhiều tỉ số quan trọng:

$\dfrac{A'B'}{AB} = \dfrac{B'C'}{BC} = \dfrac{A'C'}{AC} = k$
$\dfrac{OA'}{OA} = \dfrac{OB'}{OB} = \dfrac{OC'}{OC} = k$

🔵 Trường hợp đặc biệt: Nếu $k = \dfrac{1}{2}$ thì $A'$, $B'$, $C'$ lần lượt là trung điểm của $OA$, $OB$, $OC$. Khi đó:

Tỉ sốGiá trịLý do
$\dfrac{OA'}{OA}$$\dfrac{1}{2}$$A'$ là trung điểm $OA$
$\dfrac{A'A}{OA}$$\dfrac{1}{2}$$A'A = OA - OA' = \dfrac{1}{2}OA$
$\dfrac{OA'}{A'A}$$1$$OA' = A'A = \dfrac{1}{2}OA$
Ví dụ 3 — Tính các tỉ số

Cho $\triangle MNQ$ đồng dạng phối cảnh với $\triangle ABC$ theo tỉ số $k = \dfrac{1}{2}$ với tâm $O$ ($M$, $N$, $Q$ lần lượt tương ứng $A$, $B$, $C$).

Tam giác MNQ trong tam giác ABC với tâm O
$\triangle MNQ$ đồng dạng phối cảnh với $\triangle ABC$ tỉ số $\dfrac{1}{2}$

a) Tính $\dfrac{MN}{AB}$:

$\dfrac{MN}{AB}$ =$k = \dfrac{1}{2}$
(theo định nghĩa tỉ số đồng dạng phối cảnh)

b) Tính $\dfrac{CO}{CQ}$:

$Q$ là trung điểm của $OC$ (vì $k = \dfrac{1}{2}$)
$CQ = \dfrac{1}{2}CO$ ; $CO = 2 \cdot CQ$
$\dfrac{CO}{CQ} = \mathbf{2}$

c) Tính $\dfrac{ON}{NB}$:

$N$ là trung điểm $OB$ → $ON = NB = \dfrac{1}{2}OB$
$\dfrac{ON}{NB} = \mathbf{1}$
6
Cách vẽ hình đồng dạng phối cảnh & Tổng kết

🔵 Quy trình vẽ hình đồng dạng phối cảnh tâm $O$ với tỉ số $k$:

Xác định
tâm $O$
Vẽ tia từ $O$
qua mỗi đỉnh
Lấy điểm mới
theo tỉ số $k$
Nối các
điểm mới
📐Cách lấy điểm mới trên tia:
• $k > 1$ (phóng to): điểm mới xa $O$ hơn, $OA' = k \cdot OA$.
• $0 < k < 1$ (thu nhỏ): điểm mới gần $O$ hơn, $OA' = k \cdot OA$.
• Đặc biệt $k = \dfrac{1}{2}$: điểm mới là trung điểm của $OA$.
Ví dụ 4 — Vẽ đoạn thẳng đồng dạng phối cảnh

Cho đoạn thẳng $AB$ và điểm $O$ nằm ngoài $AB$. Vẽ hình đồng dạng phối cảnh tâm $O$ theo tỉ số $k = \dfrac{1}{2}$.

B1: Vẽ tia $OA$ và tia $OB$.
B2: Trên tia $OA$, lấy $A'$ là trung điểm $OA$ (vì $k = \dfrac{1}{2}$).
B3: Trên tia $OB$, lấy $B'$ là trung điểm $OB$.
B4: Nối $A'B'$. Đoạn $A'B'$ chính là hình cần tìm.
Nhận xét: $A'B' = \dfrac{1}{2}AB$ và $A'B' \parallel AB$.
Tổng kết Bài 37:
Hình đồng dạng: hai hình có hình dạng giống nhau (có thể khác kích thước, vị trí).
Hình đồng dạng phối cảnh: cặp hình đồng dạng + đường nối điểm tương ứng đồng quy tại tâm $O$.
Tỉ số đồng dạng $k = \dfrac{OA'}{OA} = \dfrac{A'B'}{AB} = \ldots$
• Các cặp luôn đồng dạng: 2 hình vuông, 2 hình tròn, 2 tam giác đều.
• Khi $k = \dfrac{1}{2}$: điểm mới là trung điểm đoạn từ tâm đến điểm gốc.
📚
Xem lý thuyết đầy đủ
Ôn lại toàn bộ lý thuyết, công thức, mẹo giải và các ví dụ chi tiết của Bài 37.
1
Điểm: 0/17
🔷

Cùng luyện tập về hình đồng dạng!

17 câu · 4 dạng từ dễ đến khó

💡 Gợi ý
Thầy Võ Văn Trung

Thầy Võ Văn Trung

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Toán THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Toán, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ A2

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Du