Sách bài tập Toán 10 Bài 6 (Kết nối tri thức): Hệ thức lượng trong tam giác

4.9 K

Với giải sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác sách Kết nối tri thức hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Toán 10. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Toán lớp 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác

Giải SBT Toán 10 trang 38 Tập 1

Bài 3.7 trang 38 SBT Toán 10 Tập 1: Cho tam giác ABC có A^=45°,C^=30° và c = 12.

a) Tính độ dài các cạnh còn lại của ta m giác.

b) Tính độ dài bán kính đường tròn ngoại tiếp của tam giác.

c) Tính diện tích của tam giác.

d) Tính độ dài các đường cao của tam giác.

Lời giải:

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

a) Xét DABC có A^+B^+C^=180°

B^=180°A^C^=180°45°30°=105°.

Áp dụng định lí sin ta có: asinA=bsinB=csinC

Suy ra:

• a=csinC.sinA=12sin30°.sin45°

a=1212.22=122;

• b=csinC.sinB=12sin30°.sin105°

b=1212.6+24=66+62.

Vậy a=122;b=66+62.

b) Theo định lí sin ta có csinC=2R

R=c2sinC=122.sin30°=12.

Vậy bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC bằng 12.

c) Áp dụng công thức diện tích tam giác ta có:

S=12.bcsinA=12.66+62.12.sin45°

=6.66+62.22=363+36.

Vậy diện tích tam giác ABC bằng 363+36.

d) Áp dụng công thức diện tích tam giác ta có:

S=12aha=12bhb=12chc

Do đó:

• ha=2Sa=2.363+36122=36+32;

• hb=2Sb=2.363+3666+62=62;

• hc=2Sc=2.363+3612=63+6.

Vậy độ dài các đường cao ha, hb, hc của tam giác ABC lần lượt là ha=36+32; hb=62; hc=63+6.

Bài 3.8 trang 38 SBT Toán 10 Tập 1: Tam giác ABC có a = 19, b = 6 và c = 15.

a) Tính cosA.

b) Tính diện tích tam giác.

c) Tính độ dài đường cao hc.

d) Tính độ dài bán kính đường tròn nội tiếp của tam giác.

Lời giải:

a) Áp dụng định lí côsin cho DABC ta có:

a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA

cosA =b2+c2a22bc=62+1521922.6.15=59.

Vậy cosA = -59

b) Tam giác ABC có a = 19, b = 6 và c = 15

Khi đó:

• p=a+b+c2=19+6+152=20.

• p – a = 1;

• p – b = 14;

• p – c = 5.

Áp dụng công thức Heron ta có:

S=ppapbpc=20.1.14.5=1014.

Vậy diện tích DABC bằng 1014.

c) Áp dụng công thức diện tích tam giác ta có:

Sb=12chc

hc=2Sc=2.101415=4143.

Vậy độ dài đường cao hc=4143.

d) Áp dụng công thức diện tích tam giác ta có:

S = pr r=Sp=101420=142.

Vậy bán kính đường tròn nội tiếp tam giác ABC bằng 142.

Giải SBT Toán 10 trang 39 Tập 1

Bài 3.9 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Cho tam giác ABC có a = 4, C^=60°, b = 5.

a) Tính các góc và cạnh còn lại của tam giác.

b) Tính diện tích của tam giác.

c) Tính độ dài đường trung tuyến kẻ từ đỉnh A của tam giác.

Lời giải:

a) Áp dụng định lí côsin cho DABC ta có:

c2 = a2 + b2 – 2ab.cosC

=> c2 = 42 + 52 – 2.4.5.cos60°

= 16 + 25 – 40.12 = 21.

=> c = 21

Áp dụng định lí sin ta có: asinA=bsinB=csinC

Do đó:

• sinB=sinCc.b=sin60°21.5=5714.

B^70°53'36''

• sinA=sinCc.a=sin60°21.4=277.

A^49°6'24''

Vậy c=21;A^49°6'24'';B^70°53'36''.

b) Áp dụng công thức tính diện tích tam giác ta có:

S=12.absinC=12.4.5.sin60°=53.

Vậy diện tích tam giác ABC bằng 53.

c) Áp dụng công thức tính độ dài đường trung tuyến trong phần Nhận xét của Ví dụ 3, trang 37, SBT, Toán 10, Tập một ta có:

ma2=b2+c22a24=52+2122424=19.

ma=19.

Vậy độ dài đường trung tuyến kẻ từ đỉnh A của tam giác ABC bằng 19

Bài 3.10 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Một tàu cá xuất phát từ đảo A, chạy 50 km theo hướng N24°E đến đảo B để lấy thêm ngư cụ, rồi chuyển hướng N36°W chạy tiếp 130 km đến ngư trường C.

a) Tính khoảng cách từ vị trí xuất phát A đến C (làm tròn đến hàng đơn theo đơn vị đo kilômét).

b) Tìm hướng từ A đến C (làm tròn đến hàng đơn vị, theo đơn vị độ).

Lời giải:

Ba vị trí đảo A, đảo B và ngư trường C được mô tả như hình vẽ đưới đây:

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

a) Ta có:

ABC^=90°24°+90°36°=120°

Áp dụng định lí côsin cho tam giác ABC ta có:

AC2 = AB2 + BC2 – 2.AB.BC.cosABC^

= 502 + 1302 – 2.50.130.-12 = 25 900

AC=10259161km 

Vậy khoảng cách từ đảo A đến ngư trường C khoảng 161 km.

b) Áp dụng định lí sin cho tam giác ABC ta có:

BCsinBAC^=ACsinABC^

sinBAC^=sinABC^AC.BC

sinBAC^sin120°161.1300,699

BAC^44°.

Do đó AC có hướng chếch về hướng W một góc 44° – 24° = 22° so với hướng N.

Vậy từ A đến C có hướng N20°W.

Bài 3.11 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Một tàu du lịch xuất phát từ bãi biển Đồ Sơn (Hải Phòng), chạy theo hướng N80°E với vận tốc 20 km/h. Sau khi đi được 30 phút, tàu chuyển sang hướng E20°S giữ nguyên vận tốc và chạy tiếp 36 phút nữa đến đảo Cát Bà. Hỏi khi đó tàu du lịch cách vị trí xuất phát bao nhiêu kilômet?

Lời giải:

Giả sử tàu du lịch xuất phát từ điểm A, chuyển động theo hướng N80°E tới B sau đó chuyển hướng E20°S tới điểm C như hình vẽ dưới đây.

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Ta có: ABC^=180°10°20°=150°

Tàu chạy từ A đến B với vận tốc 20 km/h trong 30 phút (= 0,5 giờ) nên:

AB = 20.0,5 = 10 (km).

Tàu chạy từ B đến C với vận tốc 20 km/h trong 36 phút (= 0,6 giờ) nên:

BC = 20.0,6 = 12 (km)

Áp dụng định lí côsin cho tam giác ABC ta được:

AC2 = AB2 + BC2 – 2.AB.BC.cosABC^

= 102 + 122 – 2.10.12.cos150°

= 100 + 144 – 240.32 = 452 (km)

Suy ra AC45221,26km.

Vậy khi tới đảo Cát Bà thì tàu du lịch cách vị trí xuất phát (bãi biển Đồ Sơn) khoảng 21,26 km.

Bài 3.12 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Một cây cổ thụ mọc thẳng đứng bên lề một con dốc có độ dốc 10° so với phương nằm ngang. Từ một điểm dưới chân dốc, cách gốc cây 31 m người ta nhìn đỉnh ngọn cây dưới một góc 40° so với phương nằm ngang. Hãy tính chiều cao của cây.

Lời giải:

Cây cổ thụ và con dốc được mô tả như hình vẽ dưới đây:

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Vì con dốc có độ dốc 10° so với phương nằm ngang, người nhìn nhìn đỉnh ngọn cây dưới một góc 40° so với phương nằm ngang nên ta có BAC^=40°10°=30°.

Và ACB^=90°40°=50°

Áp dụng định lí sin cho tam giác ABC ta có:

ABsinACB^=BCsinBAC^

BC=ABsinACB^.sinBAC^

BC=31sin50°.sin30°20,23m

Vậy chiều cao của cây khoảng 20,23 m.

Bài 3.13 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Cho tam giác ABC. Chứng minh rằng:

a) cotA+cotB+cotC=a2+b2+c24S;

b) ma2+mb2+mc2=34a2+b2+c2.

Lời giải:

a) Áp dụng định lí côsin ta có:

cosA = b2+c2a22bc        (1)

Áp dụng công thức tính diện tích tam giác ta có:

S=12bc.sinA

sinA=2Sbc                  (2)

Từ (1) và (2) ta có:

cotA = cosAsinA=b2+c2a22bc:2Sbc

cotA=b2+c2a22bc.bc2S

cotA=b2+c2a24S.

Chứng minh tương tự ta cũng có:

cotB=a2+c2b24S và  cotC=a2+b2c24S

Do đó cotA + cotB + cotC

=b2+c2a24S+a2+c2b24S+a2+b2c24S

=a2+b2+c24S

Vậy cotA+cotB+cotC=a2+b2+c24S.

b) Áp dụng công thức tính độ dài đường trung tuyến ta có:

ma2=b2+c22a24; mb2=a2+c22b24 và mc2=a2+b22c24.

Do đó:

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Vậy ma2+mb2+mc2=34a2+b2+c2.

Bài 3.14 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Cho tam giác ABC có hai trung tuyến kẻ từ A và B vuông góc.

Chứng minh rằng:

a) a2 + b2 = 5c2;

b) cotC= 2 (cot A + cot B).

Lời giải:

a)

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Gọi M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh BC, AC.

Gọi G là trọng tâm của tam giác ABC.

Khi đó AG=23AM và BG=23BN.

Áp dụng định lí Pythagore cho tam giác ABG vuông tại G (do AM  BN) có:

c2 = AB2 = AG2 + BG2

=49.AM2+49.BN2

Mà AM, BN là hai đường trung tuyến kẻ từ A và B của tam giác ABC.

Do đó theo công thức tính độ dài đường trung tuyến của tam giác ta có:

AM2=ma2=b2+c22a24 và BN2=mb2=a2+c22b24.

Suy ra c2 = 49.b2+c22a24+49.a2+c22b24

=49.b2+c22a24+a2+c22b24

=49.a2+b24+c2

Þ c2 =49.a2+b24+c2

Þ 9c2 = a2 + b2 + 4c2

Þ 5c2 = a2 + b2.

b) Theo chứng minh phần a), Bài 3.13 ta có:

cotC=a2+b2c24S

Mà 5c2 = a2 + b2 (chứng minh phần a))

Do đó cotC=5c2c24S=4c24S=c2S       (1)

Mặt khác:

cotA+cotB=b2+c2a24S+a2+c2b24S 

Þ cotA + cotB =2c24S=c22S

Þ 2(cotA + cotB) =c2S   (2)

Từ (1) và (2) ta có: cotC = 2(cotA + cotB) = c2S

Vậy cotC = 2(cotA + cotB).

Bài 3.15 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Cho tam giác ABC có các góc thoả mãn sinA1=sinB2=sinC3. Tính số đo các góc của tam giác.

Lời giải:

Áp dụng định lí sin cho tam giác ABC ta có:

 

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

 

Theo bài ta có: 

Sách bài tập Toán 10 Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Đặt a1=b2=c3=t

Suy ra a = t; b = 2t; c = t3

Suy ra a2 = t2; b = 4t2; c = 3t2.

Ta thấy: a2 + c2 = b2 = 4t2

Theo định lí Pythagore đảo ta có tam giác ABC vuông tại B.

=> sinB = 1.

sinA1=12=sinC3.

 sinA=12 và sinC=32

=> A^=30° và C^=60°

Vậy A^=30°;B^=90° và C^=60°.

Bài 3.16 trang 39 SBT Toán 10 Tập 1: Cho tam giác ABC có S = 2R2.sin A.sinB. Chứng minh rằng tam giác ABC là một tam giác vuông.

Lời giải:

Áp dụng định lí sin cho tam giác ABC ta có:

asinA=bsinB=csinC=2R

=> a = 2R.sinA; b = 2R.sinB và c = 2R.sinC.

Theo công thức tính diện tích tam giác ta có:

S=abc4R=2RsinA.2RsinB.2RsinC4R

S=8R3.sinA.sinB.sinC4R

Þ S = 2R2.sin A.sinB.sinC.

Mà theo bài S = 2R2.sin A.sinB.

Do đó sinC = 1

C^=90°.

Vậy tam giác ABC vuông tại C.

Xem thêm các bài giải SBT Toán 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 5: Giá trị lượng giác của một góc từ 0° đến 180°

Bài tập cuối chương 3

Bài 7: Các khái niệm mở đầu

Bài 8: Tổng và hiệu của hai vectơ

Lý thuyết Hệ thức lượng trong tam giác

1. Định lí Côsin 

Đối với tam giác ABC, ta thường kí hiệu A, B, C là các góc của tam giác tại đỉnh tương ứng; a, b, c tương ứng là độ dài của các cạnh đối diện với đỉnh A, B, C; p là nửa chu vi; S là diện tích; R, r tương ứng là bán kính đường tròn ngoại tiếp, nội tiếp tam giác.

Hệ thức lượng trong tam giác (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

Định lí Côsin. Trong tam giác ABC:

a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA.

b2 = c2 + a2 – 2ca.cosB.

c2 = a2 + b2 – 2ab.cosC.

Ví dụ: Cho tam giác ABC có góc A bằng 60° và AB = 2 cm, AC = 3 cm. Tính độ dài cạnh BC.

Hệ thức lượng trong tam giác (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

Hướng dẫn giải

Áp dụng Định lí côsin cho tam giác ABC, ta có:

BC2 = AB2 + AC2 – 2AB . AC . cos 60o = 22 + 32 – 2.2.3. 12 = 7.

Suy ra BC = 7 (cm)

Vậy BC = 7 cm.

2. Định lí sin

Trong tam giác ABC: asinA=bsinB=csinC=2R.

Ví dụ: Cho tam giác ABC có A^=120°B^=30°, c = 10. Tính số đo góc C và a, b, R.

Hướng dẫn giải

Hệ thức lượng trong tam giác (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

Theo Định lí tổng ba góc của tam giác, ta có: A^+B^+C^=180°.

Suy ra C^=180°(A^+B^)=180°(120°+30°)=30°.

Áp dụng Định lí sin, ta có: asinA=bsinB=csinC=2R

asin120°=bsin30°=10sin30°=2R.

Suy ra:

a=10sin30°sin120°=103

b=10sin30°sin30°=10

R=102sin30°=10.

Vậy a = 103; b = 10; R = 10; C^=300.

3. Giải tam giác và ứng dụng thực tế

- Việc tính độ dài các cạnh và số đo các góc của một tam giác khi biết một số yếu tố của tam giác đó được gọi là giải tam giác.

Chú ý: Áp dụng định lí côsin, sin và sử dụng máy tính cầm tay, ta có thể tính (gần đúng) các cạnh và các góc của một tam giác trong các trường hợp sau:

+ Biết hai cạnh và góc xen giữa.

+ Biết ba cạnh.

+ Biết một cạnh và hai góc kề.

Ví dụ: Giải tam giác ABC biết b = 12, C^=60°A^=100°.

Hướng dẫn giải

Theo định lí tổng ba góc của tam giác, ta có: A^+B^+C^=180°.

Suy ra B^=180°(A^+C^)=180°(100°+60°)=20°.

Áp dụng định lí sin, ta có: asinA=bsinB=csinC

asin100°=12sin20°=csin60°

Suy ra:

a=12sin20°sin100°34,6

c=12sin20°sin60°30,4

Vậy tam giác ABC có: A^=100°B^=20°C^=60°; a ≈ 34,6 ; b = 12; c ≈ 30,4.

Ví dụ: Để đo khoảng cách giữa hai đầu C và A của một hồ nước người ta không thể đi trực tiếp từ C đến A, người ta tiến hành như sau: Chọn 1 điểm B sao cho đo được khoảng cách BC, BA và góc BCA. Sau khi đo, ta nhận được BC = 5m, BA = 12m, BCA^=37o. Tính khoảng cách AC (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm).

Hệ thức lượng trong tam giác (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

Hướng dẫn giải

Áp dụng định lí sin đối với tam giác ABC ta có:

BCsinA=ABsinC

 5sinA=12sin370

 sin A = 5.sin37o120,2508

 A^ ≈ 14°31’

 B^ ≈ 180° – (37° + 14°31’) = 128°29’.

Áp dụng định lí sin, ta có: ACsinB=ABsinC 

 AC = ABsinCsinB 12sin37°sin128°29' ≈15,61 (m)

Vậy khoảng cách AC ≈ 15,61 m.

4. Công thức tính diện tích tam giác

Đối với tam giác ABC: A, B, C là các góc của tam giác tại đỉnh tương ứng; a, b, c tương ứng là độ dài của các cạnh đối diện với đỉnh A, B, C; p là nửa chu vi; S là diện tích; R, r tương ứng là bán kính đường tròn ngoại tiếp, nội tiếp tam giác.

Ta có các công thức tính diện tích tam giác ABC sau:

+) S = pr = (a+b+c)r2

+) S = 12bc sin A = 12ca sin B =12ab sin C.

+) S = abc4R

+) Công thức Heron: S = p(pa)(pb)(pc).

Ví dụ:

a) Tính diện tích tam giác ABC biết các cạnh b = 14 cm, c = 35 cm và A^=60o.

b) Tính diện tích tam giác ABC và bán kính đường tròn nội tiếp, ngoại tiếp tam giác ABC, biết các cạnh a = 4 cm, b =  5 cm, c = 3 cm.

Hướng dẫn giải

a) Áp dụng công thức tính diện tích tam giác ABC, ta có:

S = 12bc sin A = 12.14.35.sin 60° = 12.14.35.32=24532(cm2).

Vậy diện tích tam giác ABC là: 24532 cm2.

b) Ta có nửa chu vi của tam giác ABC là: p=a+b+c2=4+5+32=122=6 (cm).

Áp dụng công thức Heron, ta có diện tích tam giác ABC là:

S = p(pa)(pb)(pc)=6.(64).(65).(63)=36=6(cm2).

Mặt khác: S = abc4R  R = abc4S4.5.34.6=52=2,5(cm).

Ta có: S = pr   r = Sp = 66 = 1 (cm).

Vậy diện tích tam giác ABC là 6 cm2, bán kính đường tròn ngoại tiếp là 2,5 cm; bán kính đường tròn nội tiếp là 1 cm.

Đánh giá

0

0 đánh giá