cho nửa đường tròn(O;R),đường kính AB=4cm.dây CD//AB(D).Cho biết chu vi hình thang ABCD=10cm.Tính độ dài các cạnh của hình thang ABCD.
:)))))))))))))))
Quảng cáo
5 câu trả lời 84
- **Dữ kiện bài toán:**
- Nửa đường tròn tâm \( O \), bán kính \( R \).
- Đường kính \( AB = 4 \text{ cm} \Rightarrow R = 2 \text{ cm} \).
- Dây \( CD \) song song với \( AB \), điểm \( D \) thuộc cung \( AB \) (nửa đường tròn).
- Chu vi hình thang \( ABCD = 10 \text{ cm} \).
- Yêu cầu: Tính độ dài các cạnh của hình thang \( ABCD \).
---
- **Phân tích và giải:**
1. **Xác định các cạnh:**
- \( AB = 4 \text{ cm} \) (đường kính).
- \( CD \) song song với \( AB \), nên \( ABCD \) là hình thang.
- Các cạnh còn lại là \( BC \) và \( AD \).
2. **Gọi tọa độ:**
- Đặt \( O \) tại gốc tọa độ \((0,0)\).
- \( A = (-2,0) \), \( B = (2,0) \).
- Vì \( CD \parallel AB \), nên \( CD \) nằm trên đường thẳng song song với \( AB \), tức là đường thẳng \( y = h \) với \( h > 0 \) (vì nửa đường tròn phía trên trục \( AB \)).
3. **Tọa độ điểm \( C \) và \( D \):**
- \( C = (x_1, h) \), \( D = (x_2, h) \) với \( -2 \leq x_2 < x_1 \leq 2 \).
- Vì \( C, D \) nằm trên nửa đường tròn nên thỏa mãn phương trình:
\[
x^2 + y^2 = R^2 = 4
\]
nên
\[
x_1^2 + h^2 = 4, \quad x_2^2 + h^2 = 4.
\]
4. **Độ dài các cạnh:**
- \( AB = 4 \text{ cm} \).
- \( CD = |x_1 - x_2| \).
- \( AD = \) khoảng cách giữa \( A(-2,0) \) và \( D(x_2,h) \):
\[
AD = \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2}.
\]
- \( BC = \) khoảng cách giữa \( B(2,0) \) và \( C(x_1,h) \):
\[
BC = \sqrt{(2 - x_1)^2 + h^2}.
\]
5. **Chu vi hình thang:**
\[
P = AB + BC + CD + DA = 10.
\]
Thay số:
\[
4 + \sqrt{(2 - x_1)^2 + h^2} + (x_1 - x_2) + \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2} = 10.
\]
6. **Từ phương trình đường tròn:**
\[
x_1^2 + h^2 = 4 \Rightarrow h^2 = 4 - x_1^2,
\]
\[
x_2^2 + h^2 = 4 \Rightarrow h^2 = 4 - x_2^2.
\]
Suy ra:
\[
4 - x_1^2 = 4 - x_2^2 \Rightarrow x_1^2 = x_2^2.
\]
Vì \( x_1 > x_2 \), và cả hai nằm trong đoạn \([-2,2]\), ta có:
\[
x_1 = -x_2.
\]
7. **Thay \( x_1 = -x_2 \) vào biểu thức chu vi:**
- \( CD = x_1 - x_2 = -x_2 - x_2 = -2x_2 \).
- \( BC = \sqrt{(2 - (-x_2))^2 + h^2} = \sqrt{(2 + x_2)^2 + h^2} \).
- \( AD = \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2} \).
Vì \( BC \) và \( AD \) có biểu thức giống nhau:
\[
BC = AD = \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2}.
\]
8. **Chu vi:**
\[
4 + 2 \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2} + (-2x_2) = 10.
\]
\[
2 \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2} = 10 - 4 + 2x_2 = 6 + 2x_2.
\]
\[
\sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2} = 3 + x_2.
\]
Lưu ý: \( 3 + x_2 > 0 \Rightarrow x_2 > -3 \) (luôn đúng vì \( x_2 \in [-2,2] \)).
9. **Thay \( h^2 = 4 - x_2^2 \):**
\[
\sqrt{(x_2 + 2)^2 + 4 - x_2^2} = 3 + x_2.
\]
\[
\sqrt{x_2^2 + 4x_2 + 4 + 4 - x_2^2} = 3 + x_2.
\]
\[
\sqrt{4x_2 + 8} = 3 + x_2.
\]
10. **Bình phương hai vế:**
\[
4x_2 + 8 = (3 + x_2)^2 = x_2^2 + 6x_2 + 9.
\]
\[
0 = x_2^2 + 6x_2 + 9 - 4x_2 - 8 = x_2^2 + 2x_2 + 1.
\]
\[
x_2^2 + 2x_2 + 1 = 0 \Rightarrow (x_2 + 1)^2 = 0 \Rightarrow x_2 = -1.
\]
11. **Tính các giá trị:**
- \( x_2 = -1 \Rightarrow x_1 = -x_2 = 1 \).
- \( h^2 = 4 - x_2^2 = 4 - 1 = 3 \Rightarrow h = \sqrt{3} \).
- \( CD = x_1 - x_2 = 1 - (-1) = 2 \text{ cm} \).
- \( BC = AD = \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2} = \sqrt{( -1 + 2)^2 + 3} = \sqrt{1 + 3} = 2 \text{ cm} \).
12. **Kiểm tra chu vi:**
\[
AB + BC + CD + DA = 4 + 2 + 2 + 2 = 10 \text{ cm}.
\]
Đúng với đề bài.
---
- **Kết luận:**
- \( AB = 4 \text{ cm} \)
- \( BC = 2 \text{ cm} \)
- \( CD = 2 \text{ cm} \)
- \( DA = 2 \text{ cm} \)
---
**Đáp án cuối cùng:**
\[
\boxed{
\begin{cases}
AB = 4 \text{ cm} \\
BC = 2 \text{ cm} \\
CD = 2 \text{ cm} \\
DA = 2 \text{ cm}
\end{cases}
}
\]
Độ dài các cạnh của hình thang \(ABCD\) là \(AB = 4\text{ cm}\), \(BC = 2\text{ cm}\), \(CD = 2\text{ cm}\), và \(DA = 2\text{ cm}\).
Các bước giải chi tiết
1. Phân tích tính chất hình học
Hình thang \(ABCD\) có \(CD \parallel AB\) và nội tiếp nửa đường tròn \((O)\) nên \(ABCD\) là hình thang cân.
Suy ra hai cạnh bên bằng nhau: \(AD = BC\).
2. Thiết lập mối quan hệ từ chu vi
Chu vi hình thang bằng: \(AB + CD + 2AD = 10\text{ cm}\).
Thay \(AB = 4\text{ cm}\) vào: \(4 + CD + 2AD = 10 \implies CD = 6 - 2AD\).
3. Kẻ đường cao để tìm hệ thức
Hạ đường cao \(DH \perp AB\) tại \(H\).
Do tính chất hình thang cân, ta có đoạn \(AH = \frac{AB - CD}{2}\).
Thay biểu thức \(CD\) vào: \(AH = \frac{4 - (6 - 2AD)}{2} = AD - 1\).
4. Áp dụng định lý Pitago
Trong tam giác vuông \(AHD\): \(DH^2 = AD^2 - AH^2 = AD^2 - (AD - 1)^2 = 2AD - 1\).
Gọi \(O\) là trung điểm \(AB\) (tâm đường tròn) \(\implies OA = R = 2\text{ cm}\).
Đoạn thẳng \(OH = OA - AH = 2 - (AD - 1) = 3 - AD\).
Trong tam giác vuông \(OHD\) (với bán kính \(OD = R = 2\text{ cm}\)):
\(OD^{2}=OH^{2}+DH^{2}\)
\(2^{2}=(3-AD)^{2}+(2AD-1)\)
\(4=9-6AD+AD^{2}+2AD-1\)
\(AD^{2}-4AD+4=0\implies (AD-2)^{2}=0\implies AD=2\)
5. Kết luận độ dài các cạnh
Cạnh đáy lớn: \(AB = 4\text{ cm}\).
Cạnh đáy nhỏ: \(CD = 6 - 2(2) = 2\text{ cm}\).
Hai cạnh bên: \(AD = BC = 2\text{ cm}\).
- **Bài toán cho:**
- Nửa đường tròn tâm \( O \), bán kính \( R \).
- Đường kính \( AB = 4 \text{ cm} \Rightarrow R = 2 \text{ cm} \).
- Dây \( CD \) song song với \( AB \).
- Chu vi hình thang \( ABCD = 10 \text{ cm} \).
- Yêu cầu: Tính độ dài các cạnh của hình thang \( ABCD \).
---
### Bước 1: Xác định các điểm và các cạnh
- \( AB \) là đường kính, nên \( A(-2,0) \), \( B(2,0) \) trên trục hoành (giả sử \( O \) tại gốc tọa độ).
- Nửa đường tròn nằm trên trục hoành, phương trình đường tròn:
\[
x^2 + y^2 = 4
\]
- Dây \( CD \) song song với \( AB \) nên \( CD \) nằm trên đường thẳng \( y = h \) với \( 0 < h < 2 \) (vì nửa đường tròn phía trên).
---
### Bước 2: Tính độ dài các cạnh
- Độ dài \( AB = 4 \text{ cm} \).
- Gọi \( C = (x_1, h) \), \( D = (x_2, h) \) trên đường tròn, tức thỏa mãn:
\[
x_1^2 + h^2 = 4, \quad x_2^2 + h^2 = 4
\]
- Vì \( CD \) là dây, nên độ dài:
\[
CD = |x_2 - x_1|
\]
- Hình thang \( ABCD \) có các cạnh:
- \( AB = 4 \)
- \( CD = |x_2 - x_1| \)
- \( AD \) và \( BC \) là các cạnh bên.
---
### Bước 3: Tính độ dài các cạnh bên \( AD \) và \( BC \)
- \( A = (-2,0) \), \( D = (x_2, h) \)
\[
AD = \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2}
\]
- \( B = (2,0) \), \( C = (x_1, h) \)
\[
BC = \sqrt{(2 - x_1)^2 + h^2}
\]
---
### Bước 4: Tính chu vi hình thang
- Chu vi:
\[
P = AB + BC + CD + DA = 10
\]
- Thay các giá trị:
\[
4 + \sqrt{(2 - x_1)^2 + h^2} + |x_2 - x_1| + \sqrt{(x_2 + 2)^2 + h^2} = 10
\]
---
### Bước 5: Sử dụng tính chất đối xứng
- Vì \( CD \parallel AB \) và \( AB \) nằm trên trục hoành, ta giả sử \( CD \) đối xứng qua trục tung:
\[
x_1 = -a, \quad x_2 = a, \quad 0 < a < 2
\]
- Khi đó:
\[
h = \sqrt{4 - a^2}
\]
- Độ dài \( CD = |a - (-a)| = 2a \).
- Độ dài \( AD = \sqrt{(a + 2)^2 + h^2} = \sqrt{(a+2)^2 + 4 - a^2} = \sqrt{a^2 + 4a + 4 + 4 - a^2} = \sqrt{4a + 8}
\]
- Độ dài \( BC = \sqrt{(2 - (-a))^2 + h^2} = \sqrt{(2 + a)^2 + 4 - a^2} = \sqrt{a^2 + 4a + 4 + 4 - a^2} = \sqrt{4a + 8}
\]
- Chu vi:
\[
4 + 2a + 2 \sqrt{4a + 8} = 10
\]
---
### Bước 6: Giải phương trình tìm \( a \)
- Rút gọn:
\[
2a + 2 \sqrt{4a + 8} = 6
\]
- Chia 2:
\[
a + \sqrt{4a + 8} = 3
\]
- Đặt \( t = \sqrt{4a + 8} \Rightarrow t^2 = 4a + 8 \Rightarrow a = \frac{t^2 - 8}{4} \)
- Thay vào phương trình:
\[
\frac{t^2 - 8}{4} + t = 3
\]
- Nhân cả hai vế với 4:
\[
t^2 - 8 + 4t = 12
\]
- Sắp xếp:
\[
t^2 + 4t - 20 = 0
\]
- Giải phương trình bậc hai:
\[
t = \frac{-4 \pm \sqrt{16 + 80}}{2} = \frac{-4 \pm \sqrt{96}}{2} = \frac{-4 \pm 4\sqrt{6}}{2} = -2 \pm 2\sqrt{6}
\]
- Vì \( t = \sqrt{4a + 8} > 0 \), chọn:
\[
t = -2 + 2\sqrt{6}
\]
- Tính \( a \):
\[
a = \frac{t^2 - 8}{4}
\]
- Tính \( t^2 \):
\[
t^2 = (-2 + 2\sqrt{6})^2 = 4 - 8\sqrt{6} + 24 = 28 - 8\sqrt{6}
\]
- Vậy:
\[
a = \frac{28 - 8\sqrt{6} - 8}{4} = \frac{20 - 8\sqrt{6}}{4} = 5 - 2\sqrt{6}
\]
- Xấp xỉ:
\[
\sqrt{6} \approx 2.45 \Rightarrow a \approx 5 - 4.9 = 0.1
\]
---
### Bước 7: Tính các cạnh
- \( a \approx 0.1 \text{ cm} \)
- \( h = \sqrt{4 - a^2} \approx \sqrt{4 - 0.01} = \sqrt{3.99} \approx 1.997 \text{ cm} \)
- \( CD = 2a \approx 0.2 \text{ cm} \)
- \( AD = BC = \sqrt{4a + 8} = t \approx -2 + 2\sqrt{6} \approx 2.9 \text{ cm} \)
---
### **Kết luận:**
- \( AB = 4 \text{ cm} \)
- \( CD \approx 0.2 \text{ cm} \)
- \( AD = BC \approx 2.9 \text{ cm} \)
---
**Đáp án:**
\[
\boxed{
\begin{cases}
AB = 4 \text{ cm} \\
CD \approx 0.2 \text{ cm} \\
AD = BC \approx 2.9 \text{ cm}
\end{cases}
}
\]
1. Tính các cạnh của hình thang: Gọi CD=x (0<x<4) và AD=BC=y (y>0). Vì hình thang ABCD nội tiếp đường tròn nên là hình thang cân. Chu vi hình thang là 10 cm, ta có phương trình:
AB+CD+2AD=10
4+x+2y=10⇒x+2y=6⇒y=3−0,5x(1)
Kẻ đường cao DH⊥AB tại H. Ta có: AH=2AB−CD =24−x =2−0,5x.
Xét tam giác vuông ADH vuông tại H, theo hệ thức lượng trong tam giác vuông (hoặc tính chất hình thang nội tiếp):
AD2=AH⋅AB
y2=(2−0,5x)⋅4
y2=8−2x(2)
2. Giải hệ phương trình: Thay (1) vào (2):
(3−0,5x)2=8−2x
9−3x+0,25x2=8−2x
0,25x2−x+1=0
Nhân hai vế với 4:
x2−4x+4=0
(x−2)2=0⇒x=2
Với x=2, thay vào (1) ta có:
y=3−0,5(2)=2
Kết luận: Vậy độ dài các cạnh của hình thang ABCD là:
AB=4 cm (đáy lớn)
CD=2 cm (đáy nhỏ)
AD=BC=2 cm (cạnh bên)
Nhận diện hình thang: Vì \(ABCD\) là hình thang có các đáy là \(AB\) và \(CD\), nằm trong nửa đường tròn nên nó là hình thang cân. Do đó, hai cạnh bên bằng nhau: \(AD = BC\).
Tính cạnh bên: Chu vi của hình thang là tổng độ dài các cạnh: \(P = AB + CD + AD + BC = 10 \text{ cm}\). Từ hình học ta có tính chất các dây song song chắn cung bằng nhau, nên \(CD = R + \dots\) thực chất hình thang này có đáy nhỏ \(AB = 4 \text{ cm}\), đáy lớn \(CD = 6 \text{ cm}\).
Tính độ dài:
Đáy nhỏ: \(AB = 4 \text{ cm}\).
Đáy lớn: \(CD = 6 \text{ cm}\).
Cạnh bên: \(AD = BC = \frac{10 - (4 + 6)}{2} = 3 \text{ cm}\).
Kết luận: Độ dài các cạnh của hình thang \(ABCD\) là \(AB = 4 \text{ cm}\), \(CD = 6 \text{ cm}\), và \(AD = BC = 3 \text{ cm}\).
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
17585 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
16007 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
15539 -
11695
-
11569
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
9843 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
7373
