Bài tập Toán 9 Bài 13: Mở đầu về đường tròn (22 bài tập)

Lớp 9 · Toán Bài 13

Mở Đầu Về Đường Tròn

Khái niệm đường tròn, vị trí điểm và tính đối xứng

1
Khái niệm đường tròn

🔵 Định nghĩa đường tròn:

Định nghĩa
Đường tròn tâm $O$ bán kính $R$ ($R > 0$), kí hiệu $(O; R)$,
là hình gồm tất cả các điểm cách điểm $O$
một khoảng bằng $R$.
📌Lưu ý kí hiệu:
• Khi không cần chỉ rõ bán kính, ta kí hiệu đơn giản là $(O)$.
• Nếu $A$ thuộc đường tròn $(O)$, ta viết $A \in (O)$ hoặc nói "đường tròn $(O)$ đi qua $A$".

🔵 Vị trí của điểm so với đường tròn: Cho đường tròn $(O; R)$ và một điểm $M$ bất kì. So sánh khoảng cách $OM$ với $R$:

🔵
NẰM TRÊN
$OM = R$
🟢
NẰM TRONG
$OM < R$
🔴
NẰM NGOÀI
$OM > R$
⚠️Phân biệt đường tròn và hình tròn:
Đường tròn: chỉ gồm các điểm có $OM = R$ (vòng ngoài).
Hình tròn: gồm các điểm có $OM \leq R$ (cả vòng ngoài và phần bên trong).
Ví dụ 1 — Xác định vị trí điểm trên mặt phẳng toạ độ

Trong mặt phẳng toạ độ $Oxy$, cho các điểm $A(3; 0)$, $B(-2; 0)$, $C(0; 4)$. Cho biết mỗi điểm nằm trên, nằm trong hay nằm ngoài đường tròn $(O; 3)$?

Cách làm: Tính $OM = \sqrt{x_M^2 + y_M^2}$ rồi so sánh với $R = 3$.

$OA = \sqrt{3^2 + 0^2} = 3 = R$ → $A$ nằm trên đường tròn.
$OB = \sqrt{(-2)^2 + 0^2} = 2 < 3$ → $B$ nằm trong đường tròn.
$OC = \sqrt{0^2 + 4^2} = 4 > 3$ → $C$ nằm ngoài đường tròn.
Mẹo nhanh: Thay vì tính căn rồi so sánh, ta có thể so sánh trực tiếp $OM^2$ với $R^2$. Ví dụ: $OM^2 = 5$, $R^2 = 9$ → $OM < R$ → điểm nằm trong.
2
Đối xứng tâm và đối xứng trục

Trước khi xét tính đối xứng của đường tròn, ta cần ôn lại khái niệm đối xứng tâm và đối xứng trục đã học.

🎯 Đối xứng tâm
Hai điểm $M$ và $M'$ đối xứng với nhau qua điểm $I$ nếu $I$ là trung điểm của đoạn $MM'$.
📏 Đối xứng trục
Hai điểm $M$ và $M'$ đối xứng với nhau qua đường thẳng $d$ nếu $d$ là đường trung trực của đoạn $MM'$.
Ví dụ 2 — Đối xứng tâm qua hình bình hành

Cho hình bình hành $ABCD$, gọi $O$ là giao điểm hai đường chéo. Chứng minh $A$ và $C$ đối xứng qua $O$.

Tính chất hình bình hành: hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm mỗi đường.
$O$ là trung điểm $AC$ → $A$ và $C$ đối xứng nhau qua $O$. ✓
Tương tự $B$ và $D$ đối xứng nhau qua $O$.
Ví dụ 3 — Đối xứng trục qua tam giác cân

Cho tam giác $ABC$ cân tại $A$, $AH$ là đường cao. Chứng minh $B$ và $C$ đối xứng qua $AH$.

Trong tam giác cân, đường cao từ đỉnh xuống đáy trùng với đường trung trực của đáy.
Vậy $AH$ là đường trung trực của $BC$ → $B$ và $C$ đối xứng nhau qua $AH$. ✓
3
Tâm đối xứng và trục đối xứng của đường tròn

🔵 Tính chất 1 — Tâm đối xứng: Nếu điểm $A \in (O)$ và $A'$ đối xứng với $A$ qua tâm $O$ thì $A' \in (O)$.

Chứng minh: $O$ là trung điểm $AA'$, nên $OA' = OA = R$ → $A' \in (O)$. ✓

🔵 Tính chất 2 — Trục đối xứng: Nếu điểm $M \in (O)$ và $M'$ đối xứng với $M$ qua đường thẳng $d$ đi qua $O$ thì $M' \in (O)$.

Chứng minh: $d$ là trung trực của $MM'$. Mà $O \in d$ nên $OM' = OM = R$ → $M' \in (O)$. ✓
Kết luận quan trọng
• Đường tròn có một tâm đối xứng duy nhất là tâm $O$.
• Đường tròn có vô số trục đối xứng — mỗi đường thẳng đi qua tâm $O$ là một trục đối xứng.
⚠️Sai lầm thường gặp: Nói "đường tròn có 2 trục đối xứng" (do nhầm với hình chữ nhật). Thực tế đường tròn có vô số trục đối xứng vì có vô số đường thẳng qua tâm.
Ví dụ 4 — Tìm điểm đối xứng trên đường tròn

Cho điểm $M$ thuộc đường tròn $(O)$ đường kính $AB$. Hãy nêu cách tìm:
a) Điểm $N$ đối xứng với $M$ qua tâm $O$.
b) Điểm $P$ đối xứng với $M$ qua đường thẳng $AB$.

a) Tìm $N$ đối xứng qua tâm $O$:

$N$ phải vừa thuộc $(O)$ vừa thuộc đường thẳng $OM$.
Vậy $N$ là giao điểm thứ hai (khác $M$) của $(O)$ với đường thẳng $OM$.

b) Tìm $P$ đối xứng qua $AB$:

$AB$ đi qua $O$ nên là trục đối xứng của $(O)$.
$P$ vừa thuộc $(O)$ vừa thuộc đường thẳng vuông góc với $AB$ tại điểm hạ từ $M$.
Vậy $P$ là giao điểm thứ hai của $(O)$ với đường vuông góc hạ từ $M$ xuống $AB$.
4
Tính chất quan trọng & ứng dụng
⭐ TÍNH CHẤT NỀN TẢNG
Tam giác vuông và đường tròn:
Nếu tam giác $ABC$ vuông tại $A$ thì điểm $A$ thuộc đường tròn đường kính $BC$.

Vì sao? Gọi $O$ là trung điểm $BC$. Trong tam giác vuông, đường trung tuyến ứng với cạnh huyền bằng nửa cạnh huyền:

$OA = OB = OC = \dfrac{BC}{2}$
Ba điểm $A, B, C$ cách đều $O$ → cùng thuộc đường tròn $(O)$ đường kính $BC$. ✓
Ví dụ 5 — Tam giác vuông 3-4-5

Cho tam giác $ABC$ vuông tại $A$, $AB = 3$ cm, $AC = 4$ cm. Chứng minh $A, B, C$ thuộc cùng một đường tròn và tính bán kính.

Bước 1 — Chứng minh:

Gọi $O$ là trung điểm $BC$. Trong $\triangle ABC$ vuông tại $A$, $AO$ là trung tuyến ứng với cạnh huyền:
$OA = OB = OC = \dfrac{BC}{2}$ → ba điểm thuộc đường tròn $(O)$ đường kính $BC$. ✓

Bước 2 — Tính bán kính:

Pythagore: $BC = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{25} = 5$ cm.
$R = \dfrac{BC}{2} = \dfrac{5}{2} = 2{,}5$ cm.

🔵 Ứng dụng — Cách tìm tâm hình tròn (bài toán mở đầu):

1
Gấp đôi mảnh giấy hình tròn lần thứ nhất sao cho hai nửa trùng khít → nếp gấp là một đường kính (trục đối xứng đi qua tâm).
2
Mở ra, gấp đôi lần thứ hai theo cách khác → được một đường kính thứ hai.
3
Giao điểm của hai nếp gấp chính là tâm của hình tròn.
💡Lý do: Mỗi đường thẳng đi qua tâm là một trục đối xứng. Hai đường thẳng đi qua tâm sẽ giao nhau đúng tại tâm.

🔵 Tâm đường tròn ngoại tiếp đa giác đều:

📐Hình vuông, hình chữ nhật: Tâm đường tròn ngoại tiếp = giao điểm hai đường chéo.
Đa giác bất kì: Tâm đường tròn ngoại tiếp = giao điểm các đường trung trực các cạnh.
5
Tổng kết & ôn tập thêm
Khái niệmNội dung
Đường tròn $(O; R)$Hình gồm tất cả các điểm cách $O$ một khoảng bằng $R$
Hình trònGồm các điểm có $OM \leq R$ (vòng + bên trong)
Vị trí điểm so với $(O; R)$$OM = R$: trên ; $OM < R$: trong ; $OM > R$: ngoài
Tâm đối xứngTâm $O$ — duy nhất
Trục đối xứngMọi đường thẳng đi qua $O$ — vô số
Tam giác vuông & đường trònĐỉnh góc vuông thuộc đường tròn đường kính cạnh huyền
1
Điểm: 0/22

Luyện tập về đường tròn nào!

22 câu · 5 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