Lớp 9 · Chương IV: Hệ thức lượng trong tam giác vuông
Ôn tập chương 4 - Toán 9
🚀 Khởi động
🎯 Ôn tập chương 4 — Hệ thức lượng trong tam giác vuông
Tam giác vuông là một trong những hình cơ bản và quan trọng nhất hình học. Trong chương này, chúng ta đã nắm bắt được sức mạnh của Tỉ số lượng giác và các Hệ thức lượng, giúp tính toán nhanh chóng mọi cạnh và góc khi biết một số dữ kiện cơ bản!
📐
Tỉ số lượng giác
Sin, Cos, Tan, Cot - chìa khóa liên kết cạnh và góc
📏
Hệ thức lượng
Công thức đường cao, cạnh góc vuông và hình chiếu
🔍 Khám phá
📖 I. LÝ THUYẾT
1. Tỉ số lượng giác của góc nhọn
Cho góc nhọn α nằm trong một tam giác vuông. Ta định nghĩa các tỉ số:
sinα=Cạnh huyeˆˋnCạnh đoˆˊi
cosα=Cạnh huyeˆˋnCạnh keˆˋ
tanα=Cạnh keˆˋCạnh đoˆˊi
cotα=Cạnh đoˆˊiCạnh keˆˋ
Mẹo nhớ: “Sin Đi Học, Cos Cứ Khóc, Tan Kẹo Ngọt, Cot Kẹo Chua” (Đ/H, K/H, Đ/K, K/Đ).
Nhận xét:
0<sinα<1; 0<cosα<1.
tanα=cosαsinα; cotα=sinαcosα.
sin2α+cos2α=1.
2. Tính chất của hai góc phụ nhau
Nếu hai góc nhọn phụ nhau (có tổng số đo bằng 90∘): α+β=90∘, thì:
sinα=cosβ
cosα=sinβ
tanα=cotβ
cotα=tanβ
3. Hệ thức giữa cạnh và góc trong tam giác vuông
Trong tam giác vuông, mỗi cạnh góc vuông bằng:
Cạnh huyền nhân với sin góc đối hoặc nhân với cos góc kề:
b=a⋅sinB=a⋅cosCc=a⋅sinC=a⋅cosB
Cạnh góc vuông kia nhân với tan góc đối hoặc nhân với cot góc kề:
b=c⋅tanB=c⋅cotCc=b⋅tanC=b⋅cotB
4. Nhắc lại: Các hệ thức lượng cơ bản (Từ lớp 8/9 tập 1 - Tuỳ sách)
Cho tam giác ABC vuông tại A, đường cao AH. BC=a,AC=b,AB=c,AH=h,BH=c′,CH=b′.
b2+c2=a2 (Định lí Pytago)
b2=a⋅b′ và c2=a⋅c′
h2=b′⋅c′
a⋅h=b⋅c
h21=b21+c21
✏️ Luyện tập
📝 II. LUYỆN TẬP - TRẮC NGHIỆM
Câu 1 / 12
Dễ0 đã trả lời
Tỉ số sin của một góc nhọn α trong tam giác vuông được định nghĩa là:
🌍 Vận dụng
🌍 III. BÀI TẬP TỰ LUẬN
Bài 1: Tính tỉ số lượng giác cơ bản
Cho tam giác MNP vuông tại M, có MN=9 cm, MP=12 cm.
a) Tính độ dài cạnh huyền NP.
b) Tính các tỉ số lượng giác của góc N. Suy ra các tỉ số lượng giác của góc P.
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) Theo định lí Pytago trong tam giác vuông MNP:
NP2=MN2+MP2=92+122=81+144=225.
Suy ra NP=15 cm.
b) Tỉ số lượng giác góc N:
sinN=NPMP=1512=54.
cosN=NPMN=159=53.
tanN=MNMP=912=34.
cotN=MPMN=129=43.
Góc P phụ N nên: sinP=53, cosP=54, tanP=43, cotP=34.
Bài 2: Tính biểu thức lượng giác (Góc phụ nhau)
Không dùng máy tính cầm tay, hãy tính giá trị các biểu thức:
a) A=sin220∘+sin270∘−cos60∘
b) B=tan35∘⋅tan55∘−cos50∘sin40∘
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) Vì 20∘+70∘=90∘ nên sin70∘=cos20∘.
Vậy A=sin220∘+cos220∘−21=1−0,5=0,5.
b) Vì 35∘+55∘=90∘ nên tan55∘=cot35∘⇒tan35∘⋅tan55∘=tan35∘⋅cot35∘=1.
Vì 40∘+50∘=90∘ nên cos50∘=sin40∘⇒cos50∘sin40∘=1.
Vậy B=1−1=0.
Bài 3: Giải tam giác vuông
Giải tam giác ABC vuông tại A trong mỗi trường hợp sau (làm tròn số đo góc đến phút, độ dài đến chữ số thập phân thứ hai):
a) AC=10 cm,C=30∘
b) AB=15 cm,AC=20 cm
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) B=90∘−30∘=60∘.
AB=AC⋅tanC=10⋅tan30∘=3103≈5,77 cm.
BC=cosCAC=cos30∘10=3203≈11,55 cm.
b) BC=AB2+AC2=152+202=225+400=625=25 cm.
tanB=ABAC=1520=34⇒B≈53∘8′.
C=90∘−53∘8′=36∘52′.
Bài 4: Hệ thức lượng trong tam giác vuông
Cho tam giác ABC vuông tại A, đường cao AH. Biết HB=4 cm,HC=9 cm.
a) Tính AH.
b) Tính AB,AC.
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) Áp dụng hệ thức: AH2=HB⋅HC=4⋅9=36⇒AH=6 cm.
b) Có BC=HB+HC=4+9=13 cm.
Áp dụng hệ thức: AB2=HB⋅BC=4⋅13=52⇒AB=52=213 cm.
AC2=HC⋅BC=9⋅13=117⇒AC=117=313 cm.
Bài 5: Tìm một tỉ số biết một số tỉ số khác
Cho góc nhọn α, biết sinα=53. Không dùng bảng số hay máy tính, hãy tính cosα,tanα,cotα.
📊 Xem lời giải
Lời giải:
Ta có sin2α+cos2α=1⇒(53)2+cos2α=1⇒259+cos2α=1.
cos2α=1−259=2516. Vì α nhọn nên cosα>0⇒cosα=54.
tanα=cosαsinα=4/53/5=43.
cotα=tanα1=34.
Bài 6: Chứng minh biểu thức không phụ thuộc vào góc
Chứng minh biểu thức sau không phụ thuộc vào đại lượng góc nhọn α:
A=(sinα+cosα)2+(sinα−cosα)2
📊 Xem lời giải
Lời giải:
Khai triển HĐT:
A=(sin2α+2sinαcosα+cos2α)+(sin2α−2sinαcosα+cos2α)A=2sin2α+2cos2α=2(sin2α+cos2α).
Mà sin2α+cos2α=1⇒A=2⋅1=2.
Biểu thức có giá trị không đổi bằng 2, không phụ thuộc vào α.
Bài 7: Tính toán khi không có tam giác vuông
Cho tam giác ABC có AB=6 cm,AC=8 cm,A=120∘. Kẻ đường cao BH.
a) Kẻ đường cao CH (từ C vuông góc với đường phân giác ngoài góc A, hoặc làm đường thẳng chứa AB). Vì góc BAC = 120° lớn hơn 90° nên đường cao nằm ngoài tam giác. Tìm độ dài BH.
b) Tìm độ dài cạnh BC.
📊 Xem lời giải
Lời giải:
Kẻ đường cao CH vuông góc với phần kéo dài của đoạn thẳng BA tại H.
Xét tam giác vuông AHC:
Góc kề bù HAC=180∘−120∘=60∘.
CH=AC⋅sinHAC=8⋅sin60∘=8⋅23=43 cm.
AH=AC⋅cos60∘=8⋅21=4 cm.
Đoạn BH=BA+AH=6+4=10 cm. (Vì H và B nằm về 2 phía so với A do góc BAC tù).
Trong tam giác vuông BHC vuông tại H:
BC2=BH2+HC2=102+(43)2=100+48=148.
Cạnh BC=148=237 cm.
(Nếu câu a hỏi BH như sách cũ, BH là đường cao từ B đến đường thẳng AC, thì BH=AB⋅sin60∘=33. Kết quả BC vẫn ra 237).
Bài 8: Bài toán thực tế 1 (Tháp Effel / Cột cờ)
Một cột cờ được đặt vuông góc với mặt đất yên tĩnh. Lúc 9 giờ sáng, bóng của cột cờ trên mặt đất dài 6,5m và góc tạo bởi tia nắng mặt trời với phương mặt đất (góc nâng Mặt Trời) là khoảng 42∘. Tính chiều cao của cột cờ (làm tròn đến phần nguyên).
📊 Xem lời giải
Lời giải:
Gọi h là chiều cao của cột cờ, l là chiều dài phần bóng dưới đất (l=6,5m).
Góc tạo bởi tia sáng và mặt đất là α=42∘.
Theo hệ thức lượng giác trong tam giác vuông: tanα=lh⇒h=l⋅tanα.
h=6,5⋅tan42∘≈6,5⋅0,9004≈5,85 m.
Làm tròn đến phần nguyên: 6 mét.
Bài 9: Bài toán thực tế 2 (Quan sát hai đối tượng)
Từ đỉnh một ngọn hải đăng cao 80m so với mặt biển, người quan sát nhìn thấy hai chiếc tàu. Góc hạ (so với phương ngang) xuống tàu thứ nhất là 12∘, góc hạ xuống tàu thứ hai là 20∘. Biết hai con tàu và ngọn hải đăng cùng nằm trên một đưởng thẳng. Tính khoảng cách giữa hai con tàu. (Làm tròn đến m).
📊 Xem lời giải
Lời giải:
Gọi đỉnh ngọn hải đăng là A, chân ngọn hải đăng ở mặt nước là H (AH=80m).
Góc hạ xuống tàu thứ nhất là 12∘⇒ góc tạo bởi đường ngắm và thân đèn hải đăng là 90∘−12∘=78∘, hoặc góc tạo bởi tàu 1 và đỉnh A với chân đèn là H1=12∘ (so le trong với góc mặt ngang). Khoảng cách từ chân đèn tới tàu thứ 1: x1=tan12∘80≈0,212580≈376,4 m.
Tương tự, khoảng cách từ chân đèn tới tàu 2 là: x2=tan20∘80≈0,364080≈219,8 m.
Khoảng cách giữa hai tàu là d=x1−x2≈376,4−219,8=156,6 m ≈157 mét.
Bài 10: Tứ giác / Hệ phức hợp hình học
Cho hình thang vuông ABCD vuông tại A và D, có AB=6 cm,CD=12 cm và AD=8 cm.
a) Kẻ BH⊥CD tại H. Tính các đoạn CH và BC.
b) Kẻ đường phân giác của B cắt CD tại M. Tính số đo MBC (làm tròn số đo góc đến phút).
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) Tứ giác ABHD có A=D=H=90∘ nên ABHD là hình chữ nhật.
Suy ra DH=AB=6, BH=AD=8.
CH=CD−DH=12−6=6 cm.
Trong tam giác vuông BHC: BC=BH2+CH2=82+62=10 cm.
b) Trong ΔBHC: tanC=CHBH=68=34⇒C≈53∘8′.
CBH=90∘−C=36∘52′.
Góc ABC=ABH+CBH=90∘+36∘52′=126∘52′.
Đường phân giác BM⇒MBC=2ABC=63∘26′.
⭐ Ghi nhớ
💡 Những bài học rút ra
Công thức Sin, Cos, Tan, Cot là vũ khí mạnh nhất trong hình học thực tế, thường ứng dụng tính chiều cao, khoảng cách khó đo đạc, đo đạc qua bóng nắng,…
Quy tắc phụ nhau (sinα=cosβ) giúp tính nhẩm hoặc rút gọn biểu thức rất hiệu quả. Đoán được đáp án trong trắc nghiệm nhanh chóng.
Đừng nhầm lẫn giữa công thức tính Cạnh góc vuông bằng Cạnh huyền⋅sin góc đối, với công thức tính Cạnh góc vuông bằng Cạnh góc vuông kia⋅tan góc đối!