Bài toán ngược

Đặt vấn đề. Nếu cho một tam giác ABC biết độ dài ba cạnh ta có thể tính được nhiều chi tiết như ba góc, đường cao, trung tuyến, đường phân giác trong, vị trí của tâm tỉ cự v.v… Bây giờ cho một tam giác mà biết một số chi tiết của tam giác, yêu cầu tính độ dài ba cạnh. Một bài toán như vậy ta tạm gọi là bài toán ngược. Sau đây chúng ta làm quen với một số bài để luyện tập, chuẩn bị cho kỳ thi 2025.

 

Bài 1: Cho tam giác ABC nội tiếp đường tròn bán kính 10 cm, các đường cao kẻ từ A, B, C lần lượt có độ dài bằng 4,19 cm, 7,87 cm và 7,07 cm. Tính các cạnh của tam giác ABC.

 

GIẢI

Đặt $BC=a, AC=b, AB=c$.
 
Ta có: $S_{ABC}=\dfrac12a.h_a=b.h_b=c.hc ⇒ \left\lbrace\begin{array}{l}c=\dfrac{ah_a}{h_c}\\
b=\dfrac{ah_a}{h_b}\end{array} \right. \quad (1)$

Trong tam giác $ABC$ ta có: $a^2=b^2+c^2-2bc\cos A\quad (2)$ và $a=2R\sin A$

Lấy $b$ và $c$ ở (1) thay vào (2) ta có: $a^2=a^2h_a^2\left(\dfrac{1}{h_b^2}+\dfrac{1}{h_c^2}-2\dfrac{\cos A}{h_bh_c}\right)$
 

$⇔ 1=h_a^2\left(\dfrac{1}{h_b^2}+\dfrac{1}{h_c^2}-2\dfrac{\cos A}{h_bh_c}\right)$

Dùng Solver giải phương trình tìm $x=\cos A ⇒ \widehat{BAC}= $
 
btn1a lưu vào A.
 

$BC=$ btn1b lưu vào B.

$AB=$ btn1d

$AC=$ btn1c
 
 

Vậy $\left\lbrace\begin{array}{l}BC=16,31\ \text{cm}\\
AB= 9,66 \ \text{cm}\\
AC=8, 68 \ \text{cm} \end{array} \right. $

 
 

Bài 2: Cho tam giác ABC ngoại tiếp đường tròn tâm I, độ dài các đoạn IA, IB, IC lần lượt bằng 5,6 cm, 6,11 cm và 3,78 cm. Tính các cạnh của tam giác ABC.

 

GIẢI
btn2a Gọi $M, N, P$ lần lượt là tiếp điểm của đường tròn (I) và các cạnh $AB, BC, CA$ và $r$ là bán kính đường tròn nội tiếp.

Trong tam giác vuông $AMI$ ta có: $\sin \dfrac{\widehat{A}}{2}=\dfrac{r}{IA} ⇒ \dfrac{\widehat{A} }{2}=\arcsin \dfrac{r}{5,6}$.

Tương tự: $\dfrac{\widehat{B} }{2}=\arcsin\dfrac{r}{6,11}$.

$\dfrac{\widehat{C} }{2}=\arcsin\dfrac{r}{3,78}$.

Vì $\dfrac{\widehat{A} }{2}$ phụ với $\dfrac{\widehat{B} }{2}+\dfrac{\widehat{C} }{2}$ nên

$\sin \dfrac{\widehat{A}}{2}=\cos \left(\dfrac{\widehat{B} }{2}+\dfrac{\widehat{C} }{2}\right) $

Giải phương trình tìm $r$:

btn2b lưu vào A.

Vậy $BC=BN+NC=\sqrt{IB^2-r^2}+\sqrt{IC^2-r^2}$ btn2d

Tương tự: $AB=$ btn2e

$AC=$ btn2f

 
 

Bài 3: Cho tam giác ABC, đường cao $BH$ và đường phân giác trong $AD$ cắt nhau tại $K$. Cho biết $BK=3,83 \ \text{cm} ; KH=1,63 \ \text{cm} $ và $AD=5,69\ \text{cm} $. Tính các cạnh của tam giác ABC.

 

GIẢI

 
 

btn3a Trong tam giác $ABH$ đường phân giác trong $AK$ ta có: $$\dfrac{KH}{KB}=\dfrac{AH}{AB}$$
Trong tam giác $AHB$ vuông tại $H$, ta có:

$$\cos \widehat{A} =\dfrac{AH}{AB}$$

Vậy $\cos \widehat{A}=\dfrac{KH}{KB} ⇒ \widehat{A}= $ btn4a

lưu vào A.
 
Trong tam giác $AHB$ vuông tại $H$, ta có: $AB=\dfrac{BH}{\sin A}=$ btn4b lưu vào B.

Áp dụng định lý Mê-nê-la-uyt vào tam giác $ADC$ cát tuyến $BKH$ ta có: $$\dfrac{K\color{blue}A}{K\color{red}D}.\dfrac{B\color{blue}D}{B\color{red}C}.\dfrac{H\color{blue}C}{H\color{red}A}=1 \quad \left\lbrace\begin{array}{l}HA=\sqrt{AB^2-BH^2} \\
AK=\sqrt{AH^2+KH^2}\\
\dfrac{BD}{BC}=\dfrac{AB}{AB+AC}
\end{array} \right. $$

$AH=$ btn4c lưu vào C, $AK=$ btn4e lưu vào D.
 
Mở Solver giải phương trình theo biến $x=AC$ bằng cách thay các giá trị vào đẳng thức “Mê-nê-la-uyt”:
btn4f, nghiệm tự động lưu vào x.
 

$BC=\sqrt{AB^2+AC^2-2.AB.AC\cos \widehat{A} }$ btn4g
 

Kết luận: $$BC=7,45\ \text{cm}; \ AB= 6,03\ \text{cm}\ ; \ AC= 7,63\ \text{cm}. $$

 

 

Chia sẻ

About TS. Nguyễn Thái Sơn

TS. Nguyễn Thái Sơn
Nguyên trưởng Khoa Toán-Tin học ĐHSP TP HCM (1999-2009). Nguyên Giám đốc- Tổng biên tập NXB ĐHSP TP HCM (2009-2011). Nguyên Tổng thư ký Hội Toán học TP HCM (2008-2013).

Bài Viết Tương Tự

Phân biệt Int và Intg

Định nghĩa:   1. $\text{Int} (x)$ là phần nguyên của $\boldsymbol{x}$, tức là phần đứng …