Sách bài tập Toán 7 Bài 12 (Cánh diều): Tính chất ba đường trung trực của tam giác

Van Anh Ngày: 23-09-2024 Lớp 7

2.5 K

Với giải sách bài tập Toán 7 Bài 12: Tính chất ba đường trung trực của tam giác sách Cánh diều hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Toán 7. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Toán lớp 7 Bài 12: Tính chất ba đường trung trực của tam giác

Giải SBT Toán 7 trang 94 Tập 2

Bài 85 trang 94 sách bài tập Toán lớp 7 Tập 2: Cho hai tam giác đều chung đáy ABC và BCD. Gọi I là trung điểm của BC. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a) Đường thẳng BC là đường trung trực của AD.

b) Điểm I cách đều các điểm A, B, D.

c) Điểm B nằm trên đường trung trực của CD.

d) Điểm C không nằm trên đường trung trực của BD.

Lời giải:

Cho hai tam giác đều chung đáy ABC và BCD. Gọi I là trung điểm của BC

Vì tam giác ABC, DBC là tam giác đều nên AB = AC = BC = BD = DC.

•Ta có CA = CD nên C nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng AD.

Do BA = BD nên B nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng AD.

Suy ra BC là đường trung trực của đoạn thẳng AD.

Do đó phát biểu a là đúng.

•Vì BC = BD nên điểm B nằm trên đường trung trực của CD.

Do đó phát biểu c là đúng.

•Vì CB = CD nên điểm C nằm trên đường trung trực của BD.

Do đó phát biểu d là sai.

• Tam giác ABC là tam giác đều nên $\hat{A B C} = 60 °$ .

Trong tam giácABI vuông tại I có $\hat{I A B} + \hat{I B A} = 90 °$ (trong tam giác vuông, tổng hai góc nhọn bằng 90°)

Suy ra $\hat{I A B} = 90 ° - \hat{I B A} = 90 ° - 60 ° = 30 °$ .

Xét tam giác ABI có $\hat{A B I} > \hat{I A B}$ (do 60° > 30°).

Suy ra AI > BI (trong một tam giác, cạnh đối diện với góc lớn hơn là cạnh lớn hơn)

Do đó điểm I không cách đều hai điểm A và B nên phát biểu b là sai.

Vậy phát biểu a, c là đúng; phát biểu b, d là sai.

Bài 86 trang 94 sách bài tập Toán lớp 7 Tập 2: Cho tam giác ABC cân ở A. Đường trung trực của cạnh AC cắt AB tại D. Biết CD là tia phân giác của góc ACB. Tính số đo các góc của tam giác ABC.

Lời giải:

Cho tam giác ABC cân ở A. Đường trung trực của cạnh AC cắt AB tại D

Đặt $\hat{D C A} = x$ .

Vì CD là tia phân giác của góc ACB nên $\hat{A C B} = 2 \hat{A C D} = 2 \hat{B C D} = 2 x$ .

Vì tam giác ABC cân tại A nên AB = AC, $\hat{A B C} = \hat{A C B}$ .

Suy ra $\hat{A B C} = 2 x$

Do điểm D nằm trên đường trung trực của canhk AC nên DA = DC.

Do đó tam giác DAC cân ở D nên $\hat{D A C} = \hat{D C A} = x$ .

Xét ∆ABC có $\hat{A C B} + \hat{A B C} + \hat{B A C} = 180 °$ (tổng ba góc của một tam giác)

Hay 2x + 2x + x = 180° nên 5x = 180°.

Suy ra x = 180°: 5 = 36°.

Do đó $\hat{A C B} = \hat{A B C} = 2.36 ° = 72 °, \hat{B A C} = 36 °$ .

Vậy số đo các góc A, B, C của tam giác ABC lần lượt là: 36°, 72°, 72°.

Bài 87 trang 94 sách bài tập Toán lớp 7 Tập 2: Cho tam giác đều ABC có I là điểm cách đều ba cạnh AB, BC, CA. Chứng minh rằng I cách đều ba đỉnh A, B, C và cũng là trọng tâm của tam giác ABC.

Lời giải:

Cho tam giác đều ABC có I là điểm cách đều ba cạnh AB, BC, CA

Gọi M, N, P lần lượt là hình chiếu của I trên BC, AC, AB.

Khi đó IM = IN = IP.

+) Chứng minh I cách đều ba đỉnh của tam giác ABC.

• Xét ∆AIP và ∆AIN có:

$\hat{A P I} = \hat{A Q I}$ (cùng bằng 90°),

AI là cạnh chung,

IP = IN (chứng minh trên)

Do đó ∆AIP = ∆AIN (cạnh huyền – cạnh góc vuông)

Suy ra AP = AN (hai cạnh tương ứng) và $\hat{P A I} = \hat{N A I}$ (hai góc tương ứng).

Do đó AI là tia phân giác của góc BAC.

Mà $\hat{B A C} = 60 °$ (do tam giác ABC đều).

Nên $\hat{P A I} = \hat{N A I} = 30 °$ .

Xét tam giác API vuông tại P có: $\hat{P A I} + \hat{P I A} = 90 °$ (trong tam giác vuông, tổng hai góc nhọn bằng 90°).

Suy ra $\hat{P I A} = 90 ° - \hat{P A I} = 90 ° - 30 ° = 60 °$

Chứng minh tương tự ta có: $\hat{P I B} = 60 °$ .

Xét ∆PIA và ∆PIB có:

$\hat{A P I} = \hat{B P I} = 90 °$ ,

PI là cạnh chung,

$\hat{P I A} = \hat{P I B}$ (cùng bằng 60°)

Do đó ∆PIA = ∆PIB (cạnh góc vuông – góc nhọn kề).

Suy ra IA = IB (hai cạnh tương ứng)

• Chứng minh tương tự ta cũng có IB = IC.

Do đó IA = IB = IC nên I cách đều ba đỉnh của tam giác ABC.

+) Chứng minh I là trọng tâm của tam giác ABC.

• Ta có ∆PIA = ∆PIB (chứng minh trên)

Suy ra PA = PB (hai cạnh tương ứng).

Do đó P là trung điểm của AB và điểm P cũng thuộc đường trung trực của AB.

Lại có IA = IB nên điểm I thuộc đường trung trực của AB.

CA = CB (do ∆ABC đều) nên điểm C thuộc đường trung trực của AB.

Do đó ba điểm P, I, C thẳng hàng.

Khi đó CP là đường trung truyến của tam giác ABC.

• Chứng minh tương tự ta cũng có AM, BN là các đường trung tuyến của tam giác ABC.

Mặt khác ba đường thẳng AM, BN, CP đều đi qua điểm I.

Do đó I là trọng tâm tam giác ABC.

Vậy I cách đều ba đỉnh A, B, C và cũng là trọng tâm của tam giác ABC.

Bài 88 trang 94 sách bài tập Toán lớp 7 Tập 2: Chứng minh rằng các đường trung trực của tam giác vuông đi qua trung điểm của cạnh huyền.

Lời giải:

Chứng minh rằng các đường trung trực của tam giác vuông đi qua trung điểm của cạnh huyền

Gọi d là đường trung trực của cạnh AB và M là giao điểm của d và BC.

Do M ∈ d nên MA = MB hay tam giác MAB cân tại M.

Suy ra $\hat{M B A} = \hat{M A B}$ (1)

Trong tam giác vuông ABC có $\hat{A B C} + \hat{A C B} = 90 °$ (trong tam giác vuông, tổng hai góc nhọn bằng 90°)

Nên $\hat{A C B} = 90 ° - \hat{A B C}$ (2)

Ta có $\hat{B A M} + \hat{M A C} = \hat{B A C} = 90 °$

Nên $\hat{M A C} = 90 ° - \hat{M B A}$ (3)

Từ (1),(2) và (3) suy ra $\hat{M A C} = \hat{M C A}$

Do đó tam giác MAC cân tại M nên MA = MC.

Như vậy, MB = MC (= MA) nên M là trung điểm của BC.

Bài 89 trang 94 sách bài tập Toán lớp 7 Tập 2: Cho góc nhọn xOy và điểm M nằm trong góc xOy. Gọi E, F là hai điểm nằm ngoài góc xOy sao cho Ox là đường trung trực của đoạn thẳng ME, Oy là đường trung trực của đoạn thẳng MF (Hình 55).

Cho góc nhọn xOy và điểm M nằm trong góc xOy. Gọi E, F là hai điểm nằm ngoài góc xOy

Chứng minh:

a) O là giao điểm ba đường trung trực của tam giácEMF.

b) Nếu $\hat{x O y} = 30 °$ thì $\hat{E O F} = 60 °$ .

Lời giải:

a) Trong tam giác EMF có O là giao điểm hai đường trung trực của ME và MF nên O là giao điểm ba đường trung trực của tam giác EMF.

Vậy O là giao điểm ba đường trung trực của tam giác FEM.

Cho góc nhọn xOy và điểm M nằm trong góc xOy. Gọi E, F là hai điểm nằm ngoài góc xOy

Gọi H là trung điểm của EM.

Xét ∆OEH và ∆OMH có:

$\hat{O H E} = \hat{O H M} (= 90 °)$ ,

OH là cạnh chung,

EH = MH (do H là trung điểm của EM).

Do đó ∆OEH = ∆OMH (hai cạnh góc vuông).

Suy ra $\hat{EOH} = \hat{M O H}$ (hai góc tương ứng).

Do đó Ox là tia phân giác của góc EOM nên $\hat{EOx} = \hat{x O M} = \frac{1}{2} \hat{EOM}$

Hay $\hat{E O M} = 2 \hat{x O M}$ .

Chứng minh tương tự ta cũng có: $\hat{FOy} = \hat{M O y} = \frac{1}{2} \hat{MOF}$

Hay $\hat{M O F} = 2 \hat{M O y}$ .

Ta có $\hat{E O F} = \hat{E O M} + \hat{M O F} = 2 \hat{x O M} + 2 \hat{M O y}$

$= 2 (\hat{x O M} + \hat{M O y}) = 2 \hat{x O y} = 2.30 ° = 60 °$

Vậy nếu $\hat{x O y} = 30 °$ thì $\hat{E O F} = 60 °$ .

Giải SBT Toán 7 trang 95 Tập 2

Bài 90 trang 95 sách bài tập Toán lớp 7 Tập 2: Cho tam giác ABC cân ở A có $\hat{B A C} = 120 °$ . Đường trung trực của các cạnh AB và AC cắt nhau ở I và cắt cạnh BC lần lượt tại D, E (Hình 56).

Cho tam giác ABC cân ở A có góc BAC = 120 độ. Đường trung trực của các cạnh AB và AC

a) Chứng minh điểm I nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng DE.

b) Đường tròn tâm I bán kính IA đi qua những điểm nào?

c) Tính số đo các góc của tam giác IBC.

Lời giải:

Cho tam giác ABC cân ở A có góc BAC = 120 độ. Đường trung trực của các cạnh AB và AC

a) Gọi P và Q lần lượt là giao điểm của hai đường trung trực d, d’ với AC, AB.

•Vì tam giác ABC cân tại A nên AB = AC, $\hat{B} = \hat{C}$ .

Vì Q là trung điểm của AB nên AQ = QB = $\frac{1}{2}$ AB.

Vì P là trung điểm của AC nên AP = PC = $\frac{1}{2}$ AC.

Mà AB = AC nên AQ = BQ = AP = CP.

• Xét ∆AQIvà ∆API có:

$\hat{A Q I} = \hat{A P I} (= 90 °)$ ,

AI là cạnh chung,

AQ = AP (chứng minh trên)

Do đó ∆AQI= ∆API (cạnh huyền – cạnh góc vuông).

Do đó QI = PI (hai cạnh tương ứng).

• Xét ∆BQD và ∆CPE có:

$\hat{B Q D} = \hat{C P E} (= 90 °)$ ,

$\hat{B} = \hat{C}$ (chứng minh trên),

BQ = CP (chứng minh trên)

Do đó ∆BQD = ∆CPE (cạnh góc vuông – góc nhọn kề).

Suy ra QD = PE (hai cạnh tương ứng).

• Ta có: QI = QD + DI và PI = PE + EI.

Mà QI = PI và QD = PE (chứng minh trên)

Do đó DI = EI nên điểm I nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng DE.

Vậy điểm I nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng DE.

b) Vì I nằm trên đường trung trực của AB nên IA = IB.

Vì I nằm trên đường trung trực của AC nên IA = IC.

Suy ra IA = IB = IC

Nên đường tròn tâm I bán kính IA đi qua các điểm A, B, C

Vậy đường tròn tâm I bán kính IA đi qua các điểm A, B, C.

c) Vì ∆AQI= ∆API (chứng minh câu a)

Nên $\hat{Q A I} = \hat{P A I}$ (hai góc tương ứng)

Do đó AI là tia phân giác của góc BAC và $\hat{B A I} = \hat{C A I} = \frac{1}{2} \hat{B A C} = \frac{1}{2} .120 ° = 60 °$

Xét tam giác ABI có IA = IB (chứng minh câu b) nên tam giác ABI cân tại I.

Lại có $\hat{B A I} = 60 °$ nên tam giác ABI là tam giác đều.

Do đó IA = IB = AB.

Mà AB = AC, IA = IB = IC nên IA = IB = IC = AB = AC.

Xét ∆BAC và ∆BIC có:

AB = IB (chứng minh trên),

AC = IC (chứng minh trên),

BC là cạnh chung

Do đó ∆BAC = ∆BIC (c.c.c)

Suy ra $\hat{A B C} = \hat{I B C}, \hat{B A C} = \hat{B I C} \hat{, A C B} = \hat{I C B}$ (các cặp góc tương ứng)

Xét ∆ABC có $\hat{A B C} + \hat{A C B} + \hat{B A C} = 180 °$ (tổng ba góc của một tam giác).

Mà $\hat{B A C} = 120 °$ (giả thiết) và $\hat{A B C} = \hat{A C B}$ (do ∆ABCcân tại A).

Suy ra $\hat{A B C} = \hat{A C B} = \frac{180 ° - \hat{B A C}}{2} = \frac{180 ° - 120 °}{2} = 30 °$ .

Do đó $\hat{I B C} = \hat{I C B} = 30 °, \hat{B I C} = 120 °$

Vậy $\hat{I B C} = \hat{I C B} = 30 °, \hat{B I C} = 120 °$ .

Bài 91 trang 95 sách bài tập Toán lớp 7 Tập 2: Cho tam giác ABC vuông cân ở A có đường phân giác AM. Gọi E là điểm nằm giữa B và C. Vẽ BH và CK vuông góc với AE (H, K thuộc AE).

a) Chứng minh ba đường trung trực tương ứng của các đoạn thẳng AB, AC, KH cùng đi qua điểm M.

b) Tính số đo các góc của tam giác MKH.

Lời giải:

Cho tam giác ABC vuông cân ở A có đường phân giác AM. Gọi E là điểm nằm giữa B và C

a) • Xét ∆ABM và ∆ACM có:

AB = AC (do ∆ABC cân tại A),

$\hat{B A M} = \hat{C A M}$ (do AM là tia phân giác của góc BAC),

AM là cạnh chung

Do đó ∆ABM = ∆ACM (c.g.c)

Suy ra MB = MC (hai cạnh tương ứng).

• Ta có AM là tia phân giác của góc BAC nên:

$\hat{B A M} = \hat{C A M} = \frac{1}{2} \hat{B A C} = \frac{1}{2} .90 ° = 45 °$

Lại có $\hat{A B C} + \hat{A C B} + \hat{B A C} = 180 °$ (tổng ba góc trong tam giác ABC)

Mà $\hat{B A C} = 90 °$ và $\hat{A B C} = \hat{A C B}$ (do ∆ABC cân tại A)

Nên $\hat{A B C} = \hat{A C B} = \frac{180 ° - \hat{B A C}}{2} = \frac{180 ° - 90 °}{2} = 45 °$

Xét ∆ABM có $\hat{M B A} = \hat{M A B}$ (cùng bằng 45°) nên tam giác ABM cân tại M.

Suy ra MA = MB

Mà MB = MC nên MA = MB = MC.

Do đó M nằm trên đường trung trực của AB và AC (1)

•Trong tam giác ABH vuông tại H có ${\hat{B}}_{1} + \hat{B A H} = 90 °$ (trong tam giác vuông, tổng hai góc nhọn bằng 90°)

Nên ${\hat{B}}_{1} = 90 ° - \hat{B A H}$

Mà ${\hat{A}}_{1} = \hat{B A C} - \hat{B A H} = 90 ° - \hat{B A H}$

Suy ra ${\hat{B}}_{1} = {\hat{A}}_{1}$

Xét ∆BAH và ∆ACK có:

$\hat{B H A} = \hat{A K C} (= 90 °)$ ,

${\hat{B}}_{1} = {\hat{A}}_{1}$ (chứng minh trên),

AB = AC (chứng minh ở câu a),

Do đó ∆ABH = ∆CAK (cạnh huyển – góc nhọn).

Suy ra AH = CK (hai cạnh tương ứng) và $\hat{B A H} = \hat{A C K}$ (hai góc tương ứng).

Ta có $\hat{B A H} = \hat{B A M} + \hat{M A H} = 45 ° + \hat{M A H}$

$\hat{A C K} = \hat{A C M} + \hat{M C K} = 45 ° + \hat{M C K}$

Mà $\hat{B A H} = \hat{A C K}$ (chứng minh trên)

Suy ra $\hat{M A H} = \hat{M C K}$ .

Xét ∆AMH và ∆CMK có:

AH = CK (chứng minh trên),

$\hat{M A H} = \hat{M C K}$ (chứng minh trên),

AM = AM (chứng minh ở câu a)

Do đó ∆AMH = ∆CMK (c.g.c)

Suy ra MH = MK (hai cạnh tương ứng)

Hay M nằm trên đường trung trực của HK (2)

Từ (1) và (2) ta có điểm M nằm trên đường trung trực của AB, AC, HK.

Vậy ba đường trung trực tương ứng của các đoạn thẳng AB, AC, KH cùng đi qua điểm M.

b) • Ta có $\hat{A M H} = \hat{C M K}$ (hai góc tương ứng của ∆AMH = ∆CMK).

Mà $\hat{H M K} = \hat{H M C} + \hat{C M K}$

Do đó $\hat{H M K} = \hat{H M C} + \hat{A M H} = \hat{A M C} = 90 °$ nên tam giác MHK vuông tại H.

• Ta có MH = MK nên tam giác MHK cân tại M.

Suy ra $\hat{M H K} = \hat{M K H}$ .

•Trong tam giác MHK vuông tại H có $\hat{M H K} + \hat{M K H} = 90 °$ (trong tam giác vuông, tổng hai góc nhọn bằng 90°).

Mà $\hat{M H K} = \hat{M K H}$ (chứng minh trên)

Suy ra $\hat{M H K} = \hat{M K H} = \frac{90 °}{2} = 45 °$

Vậy ∆MKH có $\hat{M H K} = \hat{M K H} = 45 °, \hat{H M K} = 90 °$ .

Xem thêm các bài giải SBT Toán lớp 7 Cánh diều hay, chi tiết khác:

SBT Toán 7 Bài 10 : Tính chất ba đường trung tuyến của tam giác

SBT Toán 7 Bài 11 : Tính chất ba đường phân giác của tam giác

SBT Toán 7 Bài 12 : Tính chất ba đường trung trực của tam giác

SBT Toán 7 Bài 13 : Tính chất ba đường cao của tam giác

SBT Toán 7 : Bài tập cuối chương VII

Lý thuyết Tính chất ba đường trung trực của tam giác

1. Đường trung trực của tam giác

– Trong một tam giác, đường trung trực của mỗi cạnh được gọi là đường trung trực của tam giác đó.

Chú ý: Đường trung trực của một tam giác có thể không đi qua đỉnh nào của tam giác.

Ví dụ: Quan sát hình vẽ và chỉ ra các đường trung trực của tam giác (nếu có):

Tính chất ba đường trung trực của tam giác (Lý thuyết + Bài tập toán lớp 7) – Cánh diều (ảnh 1)

Hướng dẫn giải

Đường thẳng a vuông góc với AC tại trung điểm của cạnh đó nên đường thẳng a là trung trực của ∆ABC.

Đường thẳng b đi trung điểm của BC nhưng không vuông góc với BC tại trung điểm của cạnh đó nên đường thẳng b không là đường trung trực của ∆ABC.

Đường thẳng c ⊥ AB nhưng không vuông góc tại trung điểm của cạnh đó nên đường thẳng c không là đường trung trực của ∆ABC.

– Nhận xét: Mỗi tam giác có 3 đường trung trực.

2. Tính chất ba đường trung trực của tam giác

– Ba đường trung trực của một tam giác cùng đi qua một điểm.

Nhận xét:

+ Để xác định giao điểm ba đường trung trực của một tam giác, ta chỉ cần vẽ hai đường trung trực bất kì và xác định giao điểm của hai đường đó.

+ Giao điểm ba đường trung trực của một tam giác cách đều ba đỉnh của tam giác đó.

Do đó, trong một tam giác ba đường trung trực cùng đi qua một điểm và điểm đó cách đều ba đỉnh của tam giác.

Ví dụ: Cho ∆ABC có ba đường trung trực của AB, BC, AC cắt nhau tại O, tương ứng cắt AB, BC, CA lần lượt tại H, K, E. Chứng minh rằng: BK < OA < OC + BC.

Hướng dẫn giải

Tính chất ba đường trung trực của tam giác (Lý thuyết + Bài tập toán lớp 7) – Cánh diều (ảnh 1)