Lớp 8 · Chương 9: Tam giác đồng dạng

Bài 37: Hình đồng dạng

🚀 Khởi động

🌍 Hình đồng dạng trong cuộc sống

Khái niệm đồng dạng không chỉ áp dụng cho tam giác mà còn cho mọi hình trong thực tế!

🗺️
Bản đồ

Thu nhỏ theo tỉ lệ

📸
Ảnh phóng to

Giữ nguyên hình dạng

🏗️
Mô hình kiến trúc

Thu nhỏ công trình

🔍 Khám phá

📖 1. Khái niệm hình đồng dạng

Định nghĩa: Hai hình được gọi là đồng dạng nếu chúng có cùng hình dạng nhưng có thể khác kích thước.

Cụ thể:

  • Các góc tương ứng bằng nhau
  • Các cạnh tương ứng tỉ lệ với nhau

Tỉ số đồng dạng: Tỉ số giữa các cạnh tương ứng của hai hình đồng dạng gọi là tỉ số đồng dạng, kí hiệu kk.

Ví dụ 1: Hai hình chữ nhật ABCDABCDABCDA'B'C'D' có:

  • AB=4AB = 4 cm, BC=6BC = 6 cm
  • AB=6A'B' = 6 cm, BC=9B'C' = 9 cm

Kiểm tra: fracABAB=frac64=frac32\\frac{A'B'}{AB} = \\frac{6}{4} = \\frac{3}{2}fracBCBC=frac96=frac32\\frac{B'C'}{BC} = \\frac{9}{6} = \\frac{3}{2}

Các cạnh tỉ lệ và các góc đều vuông Rightarrow\\Rightarrow Hai hình chữ nhật đồng dạng với k=frac32k = \\frac{3}{2}

🔍 2. Các hình luôn đồng dạng

Một số hình đặc biệt luôn đồng dạng với nhau:

1. Hai hình vuông bất kì luôn đồng dạng

  • Lý do: Bốn góc vuông bằng nhau, bốn cạnh tỉ lệ

2. Hai hình tròn bất kì luôn đồng dạng

  • Lý do: Cùng hình dạng, tỉ số bán kính

3. Hai tam giác đều bất kì luôn đồng dạng

  • Lý do: Ba góc 60°60° bằng nhau, ba cạnh tỉ lệ

Lưu ý:

  • Hai hình chữ nhật không phải lúc nào cũng đồng dạng (tỉ lệ cạnh có thể khác nhau)
  • Hai hình thoi không phải lúc nào cũng đồng dạng (góc có thể khác nhau)

🔑 3. Tính chất của hình đồng dạng

Tính chất 1: Nếu hai hình đồng dạng với tỉ số kk thì:

  • Tỉ số chu vi = kk
  • Tỉ số diện tích = k2k^2
  • Tỉ số thể tích = k3k^3 (với hình khối)

Ví dụ 2: Hai tam giác đồng dạng với tỉ số k=2k = 2.

  • Nếu tam giác nhỏ có chu vi 1212 cm thì tam giác lớn có chu vi 12times2=2412 \\times 2 = 24 cm
  • Nếu tam giác nhỏ có diện tích 1010 cm² thì tam giác lớn có diện tích 10times22=4010 \\times 2^2 = 40 cm²

📐 4. Ứng dụng: Tỉ lệ bản đồ

Tỉ lệ bản đồ là tỉ số giữa khoảng cách trên bản đồ và khoảng cách thực tế.

Ví dụ 3: Bản đồ tỉ lệ 1:1000001:100000 nghĩa là:

  • 11 cm trên bản đồ = 100000100000 cm = 10001000 m = 11 km thực tế

Bài toán: Trên bản đồ tỉ lệ 1:500001:50000, khoảng cách giữa hai điểm là 66 cm. Khoảng cách thực tế là:

6times50000=3000006 \\times 50000 = 300000 cm = 30003000 m = 33 km

✏️ Luyện tập
Câu 1 / 9
Dễ0 đã trả lời

Hai hình đồng dạng có:

🌍 Vận dụng

🌍 Vận dụng thực tế

📝 Bài toán 1: Một mô hình tháp Eiffel cao 5050 cm được làm theo tỉ lệ 1:6001:600. Tính chiều cao thực của tháp.

Giải:

Chiều cao thực: 50times600=3000050 \\times 600 = 30000 cm = 300300 m

📝 Bài toán 2: Một bức ảnh kích thước 1010 cm × 1515 cm được phóng to thành ảnh 2020 cm × 3030 cm. Tỉ số đồng dạng và tỉ số diện tích là bao nhiêu?

Giải:

Tỉ số đồng dạng: k=frac2010=2k = \\frac{20}{10} = 2

Tỉ số diện tích: k2=22=4k^2 = 2^2 = 4

Kiểm tra: frac20times3010times15=frac600150=4\\frac{20 \\times 30}{10 \\times 15} = \\frac{600}{150} = 4

📝 Bài toán 3: Một mảnh vườn hình chữ nhật có chiều dài 4040 m, chiều rộng 3030 m. Vẽ sơ đồ tỉ lệ 1:5001:500, kích thước trên giấy là bao nhiêu?

Giải:

Chiều dài trên giấy: frac4000500=8\\frac{4000}{500} = 8 cm

Chiều rộng trên giấy: frac3000500=6\\frac{3000}{500} = 6 cm

📝 Bài toán 4: Hai hình vuông đồng dạng có tỉ số cạnh 3:53:5. Nếu hình vuông nhỏ có diện tích 1818 cm², hình vuông lớn có diện tích bao nhiêu?

Giải:

Tỉ số diện tích: left(frac53right)2=frac259\\left(\\frac{5}{3}\\right)^2 = \\frac{25}{9}

Diện tích hình lớn: 18timesfrac259=5018 \\times \\frac{25}{9} = 50 cm²

⭐ Ghi nhớ
  • Hình đồng dạng: cùng hình dạng, khác kích thước
  • Luôn đồng dạng: hình vuông, hình tròn, tam giác đều
  • Tỉ số chu vi = kk
  • Tỉ số diện tích = k2k^2
  • Tỉ lệ bản đồ: 1:n1:n nghĩa là 11 cm = nn cm thực tế

📝 Bài tập tự luận

Bài 1: Cho hình chữ nhật ABCDABCDAB=8AB = 8 cm, BC=6BC = 6 cm và hình chữ nhật MNPQMNPQMN=12MN = 12 cm, NP=9NP = 9 cm.

a) Chứng minh hai hình chữ nhật đồng dạng

b) Tính tỉ số đồng dạng

c) Tính tỉ số chu vi và tỉ số diện tích

d) Nếu diện tích ABCDABCD là 48 cm², tính diện tích MNPQMNPQ


Bài 2: Cho hai hình vuông có cạnh lần lượt là 5 cm và 8 cm.

a) Hai hình vuông có đồng dạng không? Tại sao?

b) Tính tỉ số đồng dạng

c) Tính tỉ số chu vi

d) Tính tỉ số diện tích


Bài 3: Trên bản đồ tỉ lệ 1:25000.

a) Khoảng cách giữa hai điểm AABB trên bản đồ là 8 cm. Tính khoảng cách thực tế (đơn vị: km)

b) Một khu rừng hình chữ nhật trên bản đồ có kích thước 4 cm × 3 cm. Tính diện tích thực tế của khu rừng (đơn vị: ha)

c) Một con đường thẳng dài 5 km trên thực tế. Tính độ dài của nó trên bản đồ (đơn vị: cm)


Bài 4 (Ứng dụng thực tế): Một nhiếp ảnh gia có bức ảnh gốc kích thước 20 cm × 30 cm.

a) Phóng to ảnh với tỉ lệ 1,5 lần. Tính kích thước ảnh mới

b) Thu nhỏ ảnh gốc xuống còn chiều dài 15 cm. Tính chiều rộng ảnh mới

c) Nếu diện tích ảnh gốc là 600 cm², tính diện tích ảnh sau khi phóng to 2 lần

d) Một bức ảnh khác đồng dạng với ảnh gốc có chiều dài 40 cm. Tính chiều rộng và diện tích bức ảnh này


Bài 5 (Nâng cao): Một kiến trúc sư thiết kế mô hình tòa nhà theo tỉ lệ 1:100.

a) Chiều cao thực tế của tòa nhà là 45 m. Tính chiều cao mô hình (đơn vị: cm)

b) Diện tích mặt bằng mô hình là 400 cm². Tính diện tích mặt bằng thực tế (đơn vị: m²)

c) Thể tích mô hình là 1800 cm³. Tính thể tích thực tế (đơn vị: m³)

d) Nếu làm mô hình theo tỉ lệ 1:50 thì chiều cao mô hình sẽ là bao nhiêu? So sánh với mô hình tỉ lệ 1:100

e) Giải thích tại sao tỉ lệ diện tích là bình phương tỉ lệ độ dài và tỉ lệ thể tích là lập phương tỉ lệ độ dài

📊 Đáp số

Bài 1:

a) MNAB=128=32\dfrac{MN}{AB} = \dfrac{12}{8} = \dfrac{3}{2}; NPBC=96=32\dfrac{NP}{BC} = \dfrac{9}{6} = \dfrac{3}{2}

Các cạnh tỉ lệ và các góc đều vuông nên hai hình chữ nhật đồng dạng

b) k=32k = \dfrac{3}{2}

c) Tỉ số chu vi: PMNPQPABCD=k=32\dfrac{P_{MNPQ}}{P_{ABCD}} = k = \dfrac{3}{2}

Tỉ số diện tích: SMNPQSABCD=k2=94\dfrac{S_{MNPQ}}{S_{ABCD}} = k^2 = \dfrac{9}{4}

d) SMNPQ=48×94=108S_{MNPQ} = 48 \times \dfrac{9}{4} = 108 cm²


Bài 2:

a) Có, vì hai hình vuông luôn đồng dạng (bốn góc vuông bằng nhau, bốn cạnh tỉ lệ)

b) k=85k = \dfrac{8}{5}

c) Tỉ số chu vi: P2P1=85\dfrac{P_2}{P_1} = \dfrac{8}{5}

d) Tỉ số diện tích: S2S1=(85)2=6425\dfrac{S_2}{S_1} = \left(\dfrac{8}{5}\right)^2 = \dfrac{64}{25}


Bài 3:

a) Khoảng cách thực tế: 8×25000=2000008 \times 25000 = 200000 cm = 2 km

b) Kích thước thực tế: 4×25000=1000004 \times 25000 = 100000 cm = 1000 m và 3×25000=750003 \times 25000 = 75000 cm = 750 m

Diện tích: 1000×750=7500001000 \times 750 = 750000 m² = 75 ha

c) Độ dài trên bản đồ: 50000025000=20\dfrac{500000}{25000} = 20 cm


Bài 4:

a) Kích thước mới: 20×1,5=3020 \times 1{,}5 = 30 cm và 30×1,5=4530 \times 1{,}5 = 45 cm

b) Tỉ số: k=1520=34k = \dfrac{15}{20} = \dfrac{3}{4}

Chiều rộng: 30×34=22,530 \times \dfrac{3}{4} = 22{,}5 cm

c) Diện tích mới: 600×22=600×4=2400600 \times 2^2 = 600 \times 4 = 2400 cm²

d) Tỉ số: k=4020=2k = \dfrac{40}{20} = 2

Chiều rộng: 30×2=6030 \times 2 = 60 cm

Diện tích: 600×22=2400600 \times 2^2 = 2400 cm²


Bài 5:

a) Chiều cao mô hình: 4500100=45\dfrac{4500}{100} = 45 cm

b) Diện tích thực tế: 400×1002=400×10000=4000000400 \times 100^2 = 400 \times 10000 = 4000000 cm² = 400 m²

c) Thể tích thực tế: 1800×1003=1800×1000000=18000000001800 \times 100^3 = 1800 \times 1000000 = 1800000000 cm³ = 1800 m³

d) Chiều cao mô hình tỉ lệ 1:50: 450050=90\dfrac{4500}{50} = 90 cm

So sánh: Mô hình 1:50 cao gấp đôi mô hình 1:100 (vì 9045=2\dfrac{90}{45} = 2)

e) - Diện tích có đơn vị là đơn vị bình phương (cm², m²), nên khi tỉ lệ độ dài là kk thì tỉ lệ diện tích là k2k^2

  • Thể tích có đơn vị là đơn vị lập phương (cm³, m³), nên khi tỉ lệ độ dài là kk thì tỉ lệ thể tích là k3k^3

Ví dụ: Hình vuông cạnh aa có diện tích a2a^2. Nếu phóng to kk lần thì cạnh mới là kaka, diện tích mới là (ka)2=k2a2(ka)^2 = k^2a^2