Định lí và chứng minh định lí — Các dạng bài và ví dụ

Cách dùng bài này

Bài gồm 3 dạng về định lí và chứng minh, cộng 2 dạng ôn tập Chương III. Với mỗi dạng, em đọc theo thứ tự: nhận biết → hướng làm → ví dụ (tự làm trước, rồi mới xem lời giải) → bẫy hay gặp.

  • Chứng minh tổng quát: đề không cho số thì đặt chữ (\(\alpha\), \(\beta\)) cho góc, làm như bài có số.
  • Thử bằng số: sau khi chứng minh, thay một số cụ thể để kiểm tra. Thử số không thay được chứng minh.
  • Ghi lý do: mỗi bước một lý do trong ngoặc; không dùng tổng ba góc của tam giác, không dùng tổng các góc quanh một điểm (chưa học).

Kiến thức dùng trong bài ở bài "Lý thuyết trọng tâm" và ở Bài 8, 9, 10. Nhãn Nâng cao là phần mở rộng ngoài sách.

Dạng 1. Ghi giả thiết, kết luận Lớp 7

Nhận biết

Đề có một trong các dấu hiệu:

  • Yêu cầu "vẽ hình, ghi GT, KL".
  • Hỏi phần nào là giả thiết, phần nào là kết luận của một định lí.
  • Yêu cầu viết định lí dưới dạng "Nếu … thì …".

Hướng làm

  1. Bước 1

    Viết lại định lí dưới dạng "Nếu … thì …" (thêm chữ "nếu", "thì" khi cần).

    Điều đã cho đứng sau "Nếu", điều phải chứng minh đứng sau "thì".

  2. Bước 2

    Vẽ hình, đặt tên.

    Ghi GT, KL bằng kí hiệu (\(\parallel\), \(\perp\), kí hiệu góc).

  3. Bước 3

    Soát lại: GT đã đủ mọi điều kiện của phần "Nếu" chưa (kể cả chữ "phân biệt", "đối đỉnh", "nằm giữa")?

Ví dụ 1

Viết mỗi định lí sau dưới dạng "Nếu … thì …" rồi ghi GT, KL:

a) Hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thì song song với nhau.

b) Tia phân giác của một góc tạo với hai cạnh của góc hai góc bằng nhau.

c) Một đường thẳng vuông góc với một trong hai đường thẳng song song thì vuông góc với đường thẳng kia.

Lời giải:

a) Nếu hai đường thẳng phân biệt cùng vuông góc với một đường thẳng thì chúng song song với nhau.

GT: a, b phân biệt

\(a \perp c\)

\(b \perp c\).

KL: \(a \parallel b\).

b) Nếu một tia là tia phân giác của một góc thì nó tạo với hai cạnh của góc hai góc bằng nhau.

GT: Oz là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\).

KL: \(\widehat{xOz} = \widehat{zOy}\).

c) Nếu một đường thẳng vuông góc với một trong hai đường thẳng song song thì nó vuông góc với đường thẳng kia.

GT: \(a \parallel b\)

\(c \perp a\).

KL: \(c \perp b\).

Kết luận: GT là phần sau "Nếu", KL là phần sau "thì"

✗ Sai

b) GT: \(\widehat{xOz} = \widehat{zOy}\). KL: Oz là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\).

✓ Đúng

Đó là đổi chỗ GT và KL, thành một khẳng định khác (và khẳng định đó sai, xem Dạng 3). Điều đã cho là "Oz là tia phân giác"; điều suy ra là hai góc bằng nhau.

Ví dụ 1b: định lí có nhiều điều kiện

Ghi GT, KL của định lí: "Hai tia phân giác của hai góc đối đỉnh là hai tia đối nhau."

Lời giải:

Viết lại: "Nếu Om, On lần lượt là tia phân giác của hai góc đối đỉnh xOy và x'Oy' thì Om, On là hai tia đối nhau."

GT: \(\widehat{xOy}\) và \(\widehat{x'Oy'}\) đối đỉnh

Om là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\)

On là tia phân giác của \(\widehat{x'Oy'}\).

KL: Om, On đối nhau (\(\widehat{mOn} = 180^\circ\)).

Kết luận: GT gồm ba điều kiện, KL là \(\widehat{mOn} = 180^\circ\)

✗ Sai

Ghi thiếu GT: chỉ ghi "Om, On là tia phân giác" mà quên "hai góc đối đỉnh".

✓ Đúng

GT phải chứa mọi điều kiện của phần "Nếu"; thiếu điều kiện "đối đỉnh" thì không chứng minh được KL.

Dạng 2. Chứng minh định lí: lý do của từng bước Lớp 7

Nhận biết

Đề có một trong các dấu hiệu:

  • Yêu cầu chứng minh một định lí (phát biểu bằng lời, không có số).
  • Cho sẵn các bước, hỏi lý do của một bước, thứ tự các bước, hoặc bước nào sai.

Hướng làm

  1. Bước 1

    Vẽ hình, ghi GT, KL.

    Đặt chữ (\(\alpha\)) cho góc chưa biết số đo.

  2. Bước 2

    Đi ngược từ KL: "muốn có KL thì cần gì?" cho tới khi gặp điều có trong GT hoặc đã biết.

  3. Bước 3

    Viết xuôi từ GT tới KL, mỗi bước một lý do.

    Soát ba điều: không bước nào dùng KL làm lý do

    Mỗi bước chỉ dùng các bước đứng trước

    Lý do đúng với vị trí của góc (cùng đỉnh mới nói kề bù, đối đỉnh).

  4. Bước 4

    Thử bằng số để kiểm tra lại.

Ví dụ 2

Chứng minh định lí ở Ví dụ 1b: "Hai tia phân giác của hai góc đối đỉnh là hai tia đối nhau."

Lời giải:

Đặt \(\widehat{xOy} = \alpha\).

Khi đó \(\widehat{x'Oy'} = \alpha\) (đối đỉnh).

\(\widehat{mOy} = \dfrac{\alpha}{2}\) (Om là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\)).

\(\widehat{x'On} = \dfrac{\alpha}{2}\) (On là tia phân giác của \(\widehat{x'Oy'}\)).

\(\widehat{yOx'} = 180^\circ - \alpha\) (kề bù với \(\widehat{xOy}\)).

Tia Oy nằm giữa hai tia Om, Ox'

Tia Ox' nằm giữa hai tia Oy, On, nên:

\(\widehat{mOn} = \dfrac{\alpha}{2} + (180^\circ - \alpha) + \dfrac{\alpha}{2} = 180^\circ\).

Vậy Om, On là hai tia đối nhau.

Thử bằng số (Hình 4): \(\alpha = 80^\circ\)

\(40^\circ + 100^\circ + 40^\circ = 180^\circ\) ✓.

Kết luận: \(\widehat{mOn} = 180^\circ\), Om và On là hai tia đối nhau

Hai góc đối đỉnh xOy và x'Oy' cùng bằng 80 độ. Om là phân giác của xOy, mOy bằng 40 độ; On là phân giác của x'Oy', x'On bằng 40 độ; góc yOx' bằng 100 độ. Góc mOn bằng 40 cộng 100 cộng 40 bằng 180 độ nên Om, On là hai tia đối nhau
Hình 4. Thử với \(\widehat{xOy} = 80^\circ\): \(\widehat{mOn} = 40^\circ + 100^\circ + 40^\circ = 180^\circ\).
✗ Sai

Chứng minh chỉ với \(\alpha = 80^\circ\) rồi kết luận định lí đúng.

✓ Đúng

Ví dụ số chỉ để kiểm tra; chứng minh phải dùng chữ \(\alpha\) để đúng với mọi trường hợp.

Ví dụ 2b: điền lý do, sắp thứ tự các bước

Cho Oz là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\), Oz' là tia đối của tia Oz. Chứng minh \(\widehat{xOz'} = \widehat{yOz'}\). Các bước đã bị xáo trộn và bỏ trống lý do:

(1) \(\widehat{xOz'} = \widehat{yOz'}\).

(2) \(\widehat{xOz'} = 180^\circ - \widehat{xOz}\) và \(\widehat{yOz'} = 180^\circ - \widehat{zOy}\).

(3) \(\widehat{xOz} = \widehat{zOy}\).

Sắp xếp lại và nêu lý do của từng bước.

Lời giải:

Thứ tự đúng: (3) → (2) → (1).

(3) \(\widehat{xOz} = \widehat{zOy}\) (Oz là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\): giả thiết).

(2) \(\widehat{xOz'} = 180^\circ - \widehat{xOz}\) (kề bù: chung cạnh Ox, hai tia Oz, Oz' đối nhau).

Tương tự \(\widehat{yOz'} = 180^\circ - \widehat{zOy}\) (kề bù).

(1) Hai góc cùng bằng \(180^\circ\) trừ hai góc bằng nhau, nên \(\widehat{xOz'} = \widehat{yOz'}\) (từ bước (3) và (2)).

Thử bằng số: \(\widehat{xOy} = 80^\circ\)

\(\widehat{xOz} = \widehat{zOy} = 40^\circ\)

\(\widehat{xOz'} = \widehat{yOz'} = 140^\circ\) ✓.

Kết luận: (3) → (2) → (1); lý do: giả thiết, kề bù, hai bước trước

Ví dụ 2c: tìm bước có lý do sai

Bạn An giải: "Cho \(AB \parallel DE\), \(\widehat{ABC} = 28^\circ\), \(\widehat{CED} = 42^\circ\) (C nằm giữa hai đường thẳng).

(1) Kẻ tia Cm song song với AB.

(2) \(Cm \parallel DE\) vì cùng vuông góc với AB.

(3) \(\widehat{BCm} = 28^\circ\) (so le trong).

(4) \(\widehat{mCE} = 42^\circ\) (so le trong), nên \(\widehat{BCE} = 70^\circ\)."

Bước nào có lý do sai? Sửa lại.

Lời giải:

Bước (2) sai lý do.

Cm và DE không vuông góc với AB.

Lý do đúng: \(Cm \parallel AB\) và \(DE \parallel AB\), nên \(Cm \parallel DE\) (cùng song song với AB).

Các bước (1), (3), (4) đúng

Đáp số \(70^\circ\) đúng.

Tuy vậy một bước sai lý do vẫn là một bước sai.

Kết luận: Bước (2); sửa thành "cùng song song với AB"

✗ Sai

Đáp số đúng thì cả bài đúng, không cần soát lý do.

✓ Đúng

Mỗi bước được chấm cả khẳng định lẫn lý do. Soát từng lý do: hai góc khác đỉnh thì không thể "đối đỉnh" hay "kề bù"; "cùng vuông góc" khác "cùng song song".

Ví dụ 2d: định lí dùng cả tính chất lẫn dấu hiệu

Vẽ hình, ghi GT, KL và chứng minh định lí: "Nếu hai đường thẳng song song thì các tia phân giác của một cặp góc đồng vị song song với nhau."

Lời giải:

GT: \(a \parallel b\)

C cắt a tại A, cắt b tại B

\(\widehat{A_2}\) và \(\widehat{B_2}\) đồng vị

Am là tia phân giác của \(\widehat{A_2}\)

Bn là tia phân giác của \(\widehat{B_2}\).

KL: \(Am \parallel Bn\).

Chứng minh. \(\widehat{A_2} = \widehat{B_2}\) (\(a \parallel b\), hai góc đồng vị).

Góc giữa Am và c bằng \(\dfrac{\widehat{A_2}}{2}\) (Am là tia phân giác).

Góc giữa Bn và c bằng \(\dfrac{\widehat{B_2}}{2}\) (Bn là tia phân giác).

Hai góc này bằng nhau và ở vị trí đồng vị (cát tuyến c), nên \(Am \parallel Bn\) (dấu hiệu nhận biết).

Thử bằng số (Hình 5): \(\widehat{A_2} = \widehat{B_2} = 70^\circ\)

Hai nửa góc cùng bằng \(35^\circ\) ✓.

Kết luận: \(Am \parallel Bn\)

Hai đường thẳng a song song b bị c cắt tại A và B. Hai góc đồng vị ở A và B cùng bằng 70 độ. Am và Bn là tia phân giác của hai góc đó, nên góc giữa Am và c bằng góc giữa Bn và c bằng 35 độ. Hai góc này ở vị trí đồng vị nên Am song song Bn
Hình 5. Tính chất cho hai góc bằng nhau, chia đôi, rồi dấu hiệu cho \(Am \parallel Bn\).

Dạng 3. Khẳng định đúng hay sai: phản ví dụ, định lí đảo Nâng cao

Nhận biết

Đề có một trong các dấu hiệu:

  • Hỏi "khẳng định nào là định lí", "khẳng định sau đúng hay sai".
  • Yêu cầu chỉ ra phản ví dụ.
  • Yêu cầu phát biểu định lí đảo.

Hướng làm

  1. Bước 1

    Tách GT và KL của khẳng định.

    So với điều đã học.

  2. Bước 2

    Nếu nghi sai, tìm một trường hợp có GT mà không có KL.

    Kiểm tra lại: trường hợp đó đã thỏa mãn GT chưa?

  3. Bước 3

    Định lí đảo: đổi chỗ GT và KL (không phủ định), rồi xét đúng – sai lại từ đầu.

Ví dụ 3

Phát biểu khẳng định đảo của "Hai góc đối đỉnh thì bằng nhau". Khẳng định đảo đó đúng hay sai?

Lời giải:

Khẳng định đảo: "Nếu hai góc bằng nhau thì chúng đối đỉnh."

Sai.

Phản ví dụ: tia Oz là tia phân giác của \(\widehat{xOy} = 80^\circ\) thì \(\widehat{xOz} = \widehat{zOy} = 40^\circ\)

Nhưng hai góc này chung cạnh Oz, không đối đỉnh.

Kết luận: khẳng định đảo sai

✗ Sai

Định lí đúng thì khẳng định đảo cũng đúng.

✓ Đúng

Không nhất thiết: đảo của "đối đỉnh ⇒ bằng nhau" sai, còn đảo của "song song ⇒ so le trong bằng nhau" đúng.

Ví dụ 3b: khẳng định nào là định lí?

Mỗi khẳng định sau đúng hay sai? Nếu sai, chỉ ra một phản ví dụ.

a) Nếu hai góc bù nhau thì chúng kề bù.

b) Nếu một tia tạo với hai cạnh của một góc hai góc bằng nhau thì tia đó là tia phân giác của góc.

c) Nếu hai đường thẳng phân biệt cùng song song với một đường thẳng thứ ba thì chúng song song với nhau.

Lời giải:

a) Sai.

Phản ví dụ: hai góc \(60^\circ\) và \(120^\circ\) ở hai đỉnh khác nhau.

Tổng bằng \(180^\circ\) (bù nhau) nhưng không chung cạnh, nên không kề bù.

b) Sai.

Phản ví dụ: \(\widehat{xOy} = 80^\circ\)

Oz là tia phân giác, Oz' là tia đối của Oz.

Khi đó \(\widehat{xOz'} = \widehat{yOz'} = 140^\circ\) (Ví dụ 2b), nhưng Oz' không nằm giữa Ox, Oy nên không phải tia phân giác của \(\widehat{xOy}\).

c) Đúng: đây là nhận xét đã học ở Bài 10, nên là một định lí.

Kết luận: a) sai; b) sai; c) đúng

✗ Sai

a) Phản ví dụ: hai góc \(50^\circ\) và \(100^\circ\) không kề bù.

✓ Đúng

\(50^\circ + 100^\circ = 150^\circ\): hai góc này không bù nhau, tức chưa thỏa mãn giả thiết. Phản ví dụ phải là hai góc bù nhau mà không kề bù.

✗ Sai

Đảo của "Nếu hai đường thẳng song song thì hai góc so le trong bằng nhau" là "Nếu hai đường thẳng không song song thì hai góc so le trong không bằng nhau".

✓ Đúng

Đổi chỗ, không phủ định: "Nếu hai góc so le trong bằng nhau thì hai đường thẳng song song". Đây chính là dấu hiệu nhận biết của Bài 9.

Dạng 4. Ôn tập: các tia chung gốc (tia phân giác, đối đỉnh, tia đối) Lớp 7

Nhận biết

Đề có một trong các dấu hiệu:

  • Nhiều tia chung gốc O: tia đối, tia vuông góc, tia phân giác.
  • Hai đường thẳng cắt nhau, cho tổng hoặc hiệu hai trong bốn góc.
  • Yêu cầu chứng minh tia phân giác, hai tia đối nhau, hai góc đối đỉnh.

Hướng làm

  1. Bước 1

    Vẽ hình đúng vị trí (trong góc, cùng hay khác nửa mặt phẳng).

    Nhiều tia cùng một nửa mặt phẳng: tính góc của mọi tia với cùng một tia gốc để so sánh.

  2. Bước 2

    Tính từng góc bằng kề bù, đối đỉnh, tia phân giác

    Cộng hay trừ thì nêu tia nằm giữa trước.

  3. Bước 3

    Chứng minh:

    • tia phân giác: nằm giữa + hai góc bằng nhau;
    • hai tia đối nhau: góc giữa chúng bằng \(180^\circ\), hoặc tia này trùng với tia đối của tia kia;
    • hai góc đối đỉnh: mỗi cạnh của góc này là tia đối của một cạnh của góc kia.

Ví dụ 4

Cho \(\widehat{AOB} = 120^\circ\). Trong góc đó vẽ tia OC vuông góc với OA và tia OD vuông góc với OB.

a) Tính \(\widehat{COD}\).

b) Gọi Ot là tia phân giác của \(\widehat{COD}\). Chứng minh Ot cũng là tia phân giác của \(\widehat{AOB}\).

Lời giải:

a) Tia OC nằm giữa hai tia OA, OB, nên \(\widehat{COB} = 120^\circ - 90^\circ = 30^\circ\).

Tia OD nằm giữa hai tia OA, OB, nên \(\widehat{AOD} = 120^\circ - 90^\circ = 30^\circ\).

Hai tia OC, OD cùng nằm trên nửa mặt phẳng bờ OB chứa A và \(30^\circ < 90^\circ\), nên tia OC nằm giữa hai tia OB, OD.

\(\widehat{COD} = 90^\circ - 30^\circ = 60^\circ\).

b) \(\widehat{DOt} = \widehat{tOC} = 60^\circ : 2 = 30^\circ\) (Ot là tia phân giác của \(\widehat{COD}\)).

Tia OD nằm giữa hai tia OA, Ot, nên \(\widehat{AOt} = 30^\circ + 30^\circ = 60^\circ\).

Tia OC nằm giữa hai tia Ot, OB, nên \(\widehat{tOB} = 30^\circ + 30^\circ = 60^\circ\).

Tia Ot nằm giữa hai tia OA, OB và \(\widehat{AOt} = \widehat{tOB} = 60^\circ\), nên Ot là tia phân giác của \(\widehat{AOB}\).

Đáp số: a) \(\widehat{COD} = 60^\circ\); b) Ot là tia phân giác của \(\widehat{AOB}\)

Góc AOB bằng 120 độ. Tia OC vuông góc OA và tia OD vuông góc OB cùng nằm trong góc. Góc COB và góc AOD cùng bằng 30 độ, góc COD bằng 60 độ. Tia phân giác Ot của góc COD tạo với OA và OB cùng một góc 60 độ nên cũng là tia phân giác của góc AOB
Hình 6. Hai góc vuông chồng lên nhau: hai phần ngoài \(30^\circ\), phần chung \(60^\circ\) (Ví dụ 4).
✗ Sai

\(\widehat{COD} = 120^\circ - 90^\circ - 90^\circ\) (ra số âm, không hiểu vì sao).

✓ Đúng

Hai góc vuông chồng lên nhau; tính từng phần nhờ tia nằm giữa như trên.

Ví dụ 4b: tia phân giác và tia đối của nó

Cho \(\widehat{xOy} = 100^\circ\), Om là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\), On là tia đối của tia Om. Tính \(\widehat{xOm}\), \(\widehat{nOx}\), \(\widehat{nOy}\). Hai góc \(\widehat{nOx}\) và \(\widehat{nOy}\) có đối đỉnh không?

Lời giải:

\(\widehat{xOm} = \widehat{mOy} = 100^\circ : 2 = 50^\circ\) (Om là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\)).

\(\widehat{nOx} = 180^\circ - 50^\circ = 130^\circ\) (kề bù với \(\widehat{xOm}\)).

\(\widehat{nOy} = 180^\circ - 50^\circ = 130^\circ\) (kề bù với \(\widehat{mOy}\)).

\(\widehat{nOx} = \widehat{nOy}\) nhưng hai góc này chung cạnh On, nên không đối đỉnh.

Đáp số: \(50^\circ\); \(130^\circ\); \(130^\circ\); không đối đỉnh

Góc xOy bằng 100 độ, Om là tia phân giác nên góc xOm và góc mOy cùng bằng 50 độ. On là tia đối của Om: góc nOx và góc nOy cùng bằng 130 độ vì kề bù với các góc 50 độ. Hai góc 130 độ bằng nhau nhưng chung cạnh On nên không đối đỉnh
Hình 7. Hai góc \(130^\circ\) bằng nhau nhưng chung cạnh On nên không đối đỉnh (Ví dụ 4b).

Ví dụ 4c: bốn góc tạo bởi hai đường thẳng cắt nhau

Hai đường thẳng cắt nhau tại O tạo thành bốn góc \(\widehat{O_1}\), \(\widehat{O_2}\), \(\widehat{O_3}\), \(\widehat{O_4}\) (theo thứ tự quay quanh O). Tính bốn góc trong mỗi trường hợp:

a) \(\widehat{O_1} + \widehat{O_3} = 110^\circ\).

b) \(\widehat{O_2} - \widehat{O_1} = 30^\circ\).

Lời giải:

a) \(\widehat{O_1} = \widehat{O_3}\) (đối đỉnh), nên mỗi góc bằng \(110^\circ : 2 = 55^\circ\).

\(\widehat{O_2} = 180^\circ - 55^\circ = 125^\circ\) (kề bù với \(\widehat{O_1}\))

\(\widehat{O_4} = \widehat{O_2} = 125^\circ\) (đối đỉnh).

b) \(\widehat{O_1} + \widehat{O_2} = 180^\circ\) (kề bù) và \(\widehat{O_2} - \widehat{O_1} = 30^\circ\).

\(\widehat{O_2} = (180^\circ + 30^\circ) : 2 = 105^\circ\)

\(\widehat{O_1} = 180^\circ - 105^\circ = 75^\circ\).

\(\widehat{O_3} = \widehat{O_1} = 75^\circ\)

\(\widehat{O_4} = \widehat{O_2} = 105^\circ\) (đối đỉnh).

Kiểm tra lại: a) \(55^\circ + 125^\circ = 180^\circ\) ✓

B) \(105^\circ - 75^\circ = 30^\circ\) ✓.

Đáp số: a) \(55^\circ\), \(125^\circ\), \(55^\circ\), \(125^\circ\); b) \(75^\circ\), \(105^\circ\), \(75^\circ\), \(105^\circ\)

Bên trái: hai đường thẳng cắt nhau, tổng hai góc đối đỉnh O1 và O3 bằng 110 độ nên mỗi góc 55 độ, hai góc còn lại 125 độ. Bên phải: hiệu hai góc kề bù O2 và O1 bằng 30 độ nên O2 bằng 105 độ, O1 bằng 75 độ; O3 bằng 75 độ, O4 bằng 105 độ
Hình 8. Bốn góc quanh giao điểm chỉ có hai số đo (Ví dụ 4c).
✗ Sai

a) \(\widehat{O_2} = 180^\circ - 110^\circ = 70^\circ\).

✓ Đúng

\(110^\circ\) là tổng của hai góc đối đỉnh, không phải một góc. \(\widehat{O_2}\) kề bù với một góc \(55^\circ\), nên bằng \(125^\circ\).

Ví dụ 4d: chứng minh hai tia đối nhau, hai góc đối đỉnh

Trên đường thẳng AA' lấy điểm O nằm giữa A và A'. Trên một nửa mặt phẳng bờ AA' vẽ tia OB với \(\widehat{AOB} = 40^\circ\); trên nửa mặt phẳng còn lại vẽ tia OC với \(\widehat{AOC} = 100^\circ\). Gọi OB' là tia phân giác của \(\widehat{A'OC}\). Chứng minh \(\widehat{AOB}\) và \(\widehat{A'OB'}\) là hai góc đối đỉnh.

Lời giải:

\(\widehat{A'OC} = 180^\circ - 100^\circ = 80^\circ\) (kề bù với \(\widehat{AOC}\)).

\(\widehat{A'OB'} = 80^\circ : 2 = 40^\circ\) (OB' là tia phân giác của \(\widehat{A'OC}\)).

Gọi OB'' là tia đối của tia OB.

\(\widehat{A'OB''} = \widehat{AOB} = 40^\circ\) (đối đỉnh).

Hai tia OB', OB'' cùng nằm trên nửa mặt phẳng bờ AA' chứa C và cùng tạo với OA' góc \(40^\circ\), nên chúng trùng nhau.

Vậy OB' là tia đối của OB.

Mà OA' là tia đối của OA, nên \(\widehat{AOB}\) và \(\widehat{A'OB'}\) là hai góc đối đỉnh (Hình 9).

Kết luận: \(\widehat{AOB}\) và \(\widehat{A'OB'}\) đối đỉnh

Trên đường thẳng AA' có điểm O. Tia OB ở phía trên với góc AOB bằng 40 độ, tia OC ở phía dưới với góc AOC bằng 100 độ. Góc A'OC bằng 80 độ, OB' là tia phân giác nên góc A'OB' bằng 40 độ. Tia đối của OB cũng tạo với OA' góc 40 độ và nằm cùng phía với OB', nên OB' là tia đối của OB; hai góc AOB và A'OB' đối đỉnh
Hình 9. OB' trùng với tia đối của OB, nên hai góc \(40^\circ\) là hai góc đối đỉnh.
✗ Sai

\(\widehat{A'OB'} = \widehat{AOB} = 40^\circ\), hai góc bằng nhau nên đối đỉnh.

✓ Đúng

Bằng nhau chưa đủ (xem Dạng 3). Phải chỉ ra OB' là tia đối của OB: nó trùng với tia đối OB'' vì cùng phía và cùng tạo với OA' góc \(40^\circ\).

Ví dụ 4e: chứng minh tổng quát, không có số

Cho \(\widehat{AOB}\) vuông và tia OC nằm trong góc đó. Vẽ tia Ox sao cho OA là tia phân giác của \(\widehat{xOC}\); vẽ tia Oy sao cho OB là tia phân giác của \(\widehat{yOC}\). Chứng minh Ox, Oy là hai tia đối nhau.

Lời giải:

Đặt \(\widehat{AOC} = \alpha\).

Tia OC nằm giữa hai tia OA, OB, nên \(\widehat{COB} = 90^\circ - \alpha\).

\(\widehat{xOA} = \widehat{AOC} = \alpha\) (OA là tia phân giác của \(\widehat{xOC}\)).

\(\widehat{BOy} = \widehat{COB} = 90^\circ - \alpha\) (OB là tia phân giác của \(\widehat{yOC}\)).

Các tia OA, OC, OB lần lượt nằm giữa, nên:

\(\widehat{xOy} = \alpha + \alpha + (90^\circ - \alpha) + (90^\circ - \alpha) = 180^\circ\).

Vậy Ox, Oy là hai tia đối nhau.

Thử bằng số: \(\alpha = 20^\circ\)

\(20^\circ + 20^\circ + 70^\circ + 70^\circ = 180^\circ\) ✓.

Kết luận: \(\widehat{xOy} = 180^\circ\), Ox và Oy là hai tia đối nhau

Góc AOB vuông, tia OC nằm trong góc với góc AOC bằng 20 độ. Tia Ox vẽ sao cho OA là tia phân giác của góc xOC, tia Oy vẽ sao cho OB là tia phân giác của góc yOC. Bốn góc liền nhau 20, 20, 70, 70 độ có tổng 180 độ nên Ox và Oy là hai tia đối nhau
Hình 10. Mỗi phần của góc vuông được nhân đôi: \(\widehat{xOy} = 180^\circ\) (Ví dụ 4e).

Ví dụ 4f: nhiều tia cùng một nửa mặt phẳng

Cho hai góc kề bù \(\widehat{xOy}\) và \(\widehat{yOx'}\), \(\widehat{xOy} = 80^\circ\), Ot là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\). Trên nửa mặt phẳng bờ xx' chứa tia Oy, kẻ tia Oh vuông góc với tia Ox và tia Ok vuông góc với tia Ot.

a) Tính \(\widehat{tOh}\), \(\widehat{kOx'}\).

b) Chứng minh \(\widehat{hOk} = \widehat{xOt}\).

Lời giải:

Tính góc của mọi tia với cùng tia gốc Ox:

\(\widehat{xOt} = 80^\circ : 2 = 40^\circ\) (Ot là tia phân giác của \(\widehat{xOy}\))

\(\widehat{xOh} = 90^\circ\) (\(Oh \perp Ox\)).

Tia Ot nằm giữa hai tia Ox, Ok, nên \(\widehat{xOk} = \widehat{xOt} + \widehat{tOk} = 40^\circ + 90^\circ = 130^\circ\).

a) Tia Ot nằm giữa hai tia Ox, Oh (\(40^\circ < 90^\circ\)), nên \(\widehat{tOh} = 90^\circ - 40^\circ = 50^\circ\).

\(\widehat{kOx'} = 180^\circ - 130^\circ = 50^\circ\) (kề bù với \(\widehat{xOk}\)).

b) Tia Oh nằm giữa hai tia Ox, Ok (\(90^\circ < 130^\circ\)), nên \(\widehat{hOk} = 130^\circ - 90^\circ = 40^\circ\).

Vậy \(\widehat{hOk} = \widehat{xOt} = 40^\circ\).

Kiểm tra lại: \(40^\circ + 50^\circ + 40^\circ + 50^\circ = 180^\circ\) ✓ (bốn góc liền nhau ghép thành góc bẹt).

Đáp số: a) \(\widehat{tOh} = 50^\circ\), \(\widehat{kOx'} = 50^\circ\); b) \(\widehat{hOk} = \widehat{xOt} = 40^\circ\)

✗ Sai

Ok vuông góc với Ot nên \(\widehat{xOk} = 90^\circ\).

✓ Đúng

Góc vuông là \(\widehat{tOk}\), không phải \(\widehat{xOk}\). Tính từ tia gốc Ox: \(\widehat{xOk} = 40^\circ + 90^\circ = 130^\circ\).

Ví dụ 4g: kết quả không phụ thuộc số đo

Cho \(\widehat{AOB}\) nhọn. Trên nửa mặt phẳng bờ OA chứa tia OB, vẽ tia OA' vuông góc với OA. Trên nửa mặt phẳng bờ OB chứa tia OA, vẽ tia OB' vuông góc với OB. Tính \(\widehat{AOB} + \widehat{A'OB'}\).

Lời giải:

Đặt \(\widehat{AOB} = \alpha\) (\(\alpha < 90^\circ\)).

Tia OB nằm giữa hai tia OA, OA' (vì \(\alpha < 90^\circ\)), nên \(\widehat{BOA'} = 90^\circ - \alpha\).

Tia OA nằm giữa hai tia OB, OB', nên \(\widehat{AOB'} = 90^\circ - \alpha\).

\(\widehat{A'OB'} = \widehat{A'OB} + \widehat{BOA} + \widehat{AOB'}\)

\(= (90^\circ - \alpha) + \alpha + (90^\circ - \alpha) = 180^\circ - \alpha\).

Vậy \(\widehat{AOB} + \widehat{A'OB'} = \alpha + 180^\circ - \alpha = 180^\circ\).

Thử bằng số: \(\alpha = 40^\circ\)

\(\widehat{A'OB'} = 50^\circ + 40^\circ + 50^\circ = 140^\circ\)

\(40^\circ + 140^\circ = 180^\circ\) ✓.

Đáp số: \(\widehat{AOB} + \widehat{A'OB'} = 180^\circ\)

Dạng 5. Ôn tập: song song và góc gãy khúc Nâng cao

Nhận biết

Đề có một trong các dấu hiệu:

  • Hình có nhiều đường thẳng song song hoặc góc gãy khúc.
  • Ba tia chung gốc cho hai góc liền nhau, cần góc thứ ba để chứng minh song song.
  • Tia phân giác cắt một đường thẳng song song; tam giác có đường thẳng song song với một cạnh.
  • Số đo cho bằng chữ \(\alpha\), \(\beta\).

Hướng làm

  1. Bước 1

    Phân biệt hai chiều: chứng minh song song dùng dấu hiệu (so le trong, đồng vị bằng nhau)

    tính góc khi đã có song song dùng tính chất.

  2. Bước 2

    Góc chưa đúng vị trí: đổi bằng tia đối và kề bù.

    Góc gãy khúc: kẻ đường song song qua đỉnh gãy.

  3. Bước 3

    Hình có nhiều cặp song song: mỗi cặp cho một cặp góc bằng nhau

    Nối các đẳng thức lại, đi qua góc trung gian.

Ví dụ 5

Cho \(AB \parallel DE\) nằm ngang (A, D bên trái B, E), C nằm giữa hai đường, bên trái đoạn BE; \(\widehat{ABC} = 30^\circ\), \(\widehat{CED} = 50^\circ\). Tính \(\widehat{BCE}\).

Lời giải:

Qua C kẻ tia Cm song song với AB, hướng sang phải.

Khi đó \(Cm \parallel DE\) (cùng song song với AB).

\(\widehat{BCm} = \widehat{ABC} = 30^\circ\) (\(Cm \parallel AB\), so le trong).

\(\widehat{mCE} = \widehat{CED} = 50^\circ\) (\(Cm \parallel DE\), so le trong).

Tia Cm nằm giữa hai tia CB, CE, nên \(\widehat{BCE} = 30^\circ + 50^\circ = 80^\circ\).

Đáp số: \(\widehat{BCE} = 80^\circ\)

✗ Sai

Nối B với E rồi dùng tổng ba góc của tam giác BCE.

✓ Đúng

Định lí tổng ba góc của tam giác tới Bài 12 mới học. Ở chương này chỉ dùng đối đỉnh, kề bù, so le trong, đồng vị, trong cùng phía, tia phân giác.

Ví dụ 5b: ba tia chung gốc, đổi bằng tia đối

Cho hình vẽ (Hình 11): tia AB nằm ngang hướng sang trái; tia AE hướng lên với \(\widehat{BAE} = 105^\circ\); tia AC hướng xuống bên phải với \(\widehat{EAC} = 115^\circ\); tại C, tia CD nằm ngang hướng sang phải, \(\widehat{ACD} = 140^\circ\).

a) Chứng minh \(AB \parallel CD\).

b) Đường thẳng d vuông góc với AB. Chứng minh \(d \perp CD\).

Lời giải:

a) Gọi Ax là tia đối của tia AB.

\(\widehat{xAE} = 180^\circ - 105^\circ = 75^\circ\) (kề bù với \(\widehat{BAE}\)).

Tia Ax nằm giữa hai tia AE, AC, nên \(\widehat{xAC} = 115^\circ - 75^\circ = 40^\circ\).

\(\widehat{BAC} = 180^\circ - 40^\circ = 140^\circ\) (kề bù với \(\widehat{xAC}\)).

\(\widehat{BAC} = \widehat{ACD} = 140^\circ\)

Mà hai góc này ở vị trí so le trong (cát tuyến AC), nên \(AB \parallel CD\).

b) \(d \perp AB\) và \(AB \parallel CD\), nên \(d \perp CD\) (vuông góc với một trong hai đường thẳng song song).

Kết luận: a) \(AB \parallel CD\); b) \(d \perp CD\)

Tia AB nằm ngang hướng sang trái, tia AE hướng lên với góc BAE bằng 105 độ, tia AC hướng xuống bên phải với góc EAC bằng 115 độ, tia CD nằm ngang hướng sang phải với góc ACD bằng 140 độ. Vẽ tia Ax đối của AB: góc xAE bằng 75 độ, góc xAC bằng 40 độ, góc BAC bằng 140 độ, bằng góc ACD ở vị trí so le trong nên AB song song CD
Hình 11. Tính \(\widehat{BAC}\) bằng tia đối Ax, rồi dùng cặp so le trong.
✗ Sai

\(\widehat{BAC} = 360^\circ - 105^\circ - 115^\circ = 140^\circ\) (tổng các góc quanh điểm A).

✓ Đúng

Kết quả trùng, nhưng "tổng các góc quanh một điểm" chưa được học nên không dùng làm lý do. Đi qua tia đối Ax: kề bù, tia nằm giữa, kề bù.

Ví dụ 5c: tia phân giác cắt đường thẳng song song

Cho hai đường thẳng song song x'x (ở trên) và y'y (ở dưới), x và y ở bên phải. Một cát tuyến cắt x'x tại A, cắt y'y tại B với \(\widehat{xAB} = 76^\circ\). Gọi Az là tia phân giác của \(\widehat{xAB}\).

a) Chứng minh tia Az cắt đường thẳng y'y.

b) Gọi C là giao điểm của Az và y'y. Tính \(\widehat{ACB}\) và \(\widehat{BAC}\).

Lời giải:

a) \(\widehat{xAz} = 76^\circ : 2 = 38^\circ\)

Khác \(0^\circ\) và \(180^\circ\), nên đường thẳng Az cắt x'x tại A.

Mà \(x'x \parallel y'y\), nên Az cũng cắt y'y (một đường thẳng cắt một trong hai đường thẳng song song thì cắt đường thẳng còn lại).

b) \(\widehat{xAC} = \widehat{CAB} = 38^\circ\) (Az là tia phân giác của \(\widehat{xAB}\)).

\(x'x \parallel y'y\), cát tuyến AC: \(\widehat{ACB} = \widehat{xAC} = 38^\circ\) (so le trong).

Vậy \(\widehat{ACB} = \widehat{BAC} = 38^\circ\).

Đáp số: \(\widehat{ACB} = \widehat{BAC} = 38^\circ\)

Hai đường thẳng x'x và y'y song song, cát tuyến cắt tại A và B với góc xAB bằng 76 độ. Tia phân giác Az chia góc đó thành hai góc 38 độ và cắt y'y tại C. Góc ACB so le trong với góc xAC nên bằng 38 độ, bằng góc BAC
Hình 12. Tia phân giác cắt đường thẳng song song: so le trong với nửa góc (Ví dụ 5c).
✗ Sai

\(\widehat{ACB} = \widehat{xAB} = 76^\circ\) (so le trong).

✓ Đúng

Cát tuyến đi qua C là AC, không phải AB. Góc so le trong với \(\widehat{ACB}\) là \(\widehat{xAC}\), tức nửa góc: \(38^\circ\).

Ví dụ 5d: số đo cho bằng chữ

Cho hình vẽ: ba tia AD, BE, CF đều nằm ngang hướng sang phải (A ở trên cùng, B ở giữa, C ở dưới cùng); B nằm bên phải A và C. Biết \(\widehat{DAB} = \alpha\), \(\widehat{BCF} = \beta\), \(\widehat{ABC} = \alpha + \beta\), \(\widehat{ABE} = 180^\circ - \alpha\). Chứng minh:

a) \(AD \parallel BE\).

b) \(CF \parallel BE\).

Lời giải:

Gọi Bx là tia đối của tia BE.

a) \(\widehat{ABx} = 180^\circ - (180^\circ - \alpha) = \alpha\) (kề bù với \(\widehat{ABE}\)).

\(\widehat{ABx} = \widehat{DAB} = \alpha\)

Mà hai góc này ở vị trí so le trong (cát tuyến AB), nên \(AD \parallel BE\).

b) Tia Bx nằm giữa hai tia BA, BC, nên \(\widehat{xBC} = (\alpha + \beta) - \alpha = \beta\).

\(\widehat{xBC} = \widehat{BCF} = \beta\)

Mà hai góc này ở vị trí so le trong (cát tuyến BC), nên \(CF \parallel BE\).

Thử bằng số: \(\alpha = 40^\circ\)

\(\beta = 25^\circ\)

\(\widehat{ABE} = 140^\circ\)

\(\widehat{ABx} = 40^\circ\)

\(\widehat{ABC} = 65^\circ\)

\(\widehat{xBC} = 25^\circ\) ✓.

Kết luận: \(AD \parallel BE\); \(CF \parallel BE\)

Ba tia AD, BE, CF nằm ngang hướng sang phải. Thử với alpha 40 độ, beta 25 độ: góc DAB 40 độ, góc ABE 140 độ, góc ABC 65 độ, góc BCF 25 độ. Tia Bx đối của BE: góc ABx bằng 40 độ bằng góc DAB ở vị trí so le trong nên AD song song BE. Góc xBC bằng 25 độ bằng góc BCF ở vị trí so le trong nên CF song song BE
Hình 13. Thử \(\alpha = 40^\circ\), \(\beta = 25^\circ\): tia đối Bx tách góc ABC thành hai góc so le trong (Ví dụ 5d).

Ví dụ 5e: nối các cặp góc bằng nhau

Cho tam giác ABC. Tia phân giác Bx của \(\widehat{ABC}\) cắt AC tại M. Từ M kẻ đường thẳng song song với AB, cắt BC tại N. Trong \(\widehat{MNC}\) kẻ tia Ny song song với Bx (Hình 14). Chứng minh:

a) \(\widehat{xBC} = \widehat{BMN}\).

b) Ny là tia phân giác của \(\widehat{MNC}\).

Lời giải:

a) \(\widehat{ABM} = \widehat{xBC}\) (Bx là tia phân giác của \(\widehat{ABC}\)).

\(MN \parallel AB\), cát tuyến BM: \(\widehat{BMN} = \widehat{ABM}\) (so le trong).

Vậy \(\widehat{xBC} = \widehat{BMN}\).

b) \(Ny \parallel Bx\), cát tuyến BC: \(\widehat{yNC} = \widehat{xBC}\) (đồng vị).

\(Ny \parallel BM\), cát tuyến MN: \(\widehat{MNy} = \widehat{BMN}\) (so le trong).

Theo câu a, \(\widehat{BMN} = \widehat{xBC}\)

Nên \(\widehat{MNy} = \widehat{yNC}\).

Tia Ny nằm trong \(\widehat{MNC}\) và \(\widehat{MNy} = \widehat{yNC}\), nên Ny là tia phân giác của \(\widehat{MNC}\).

Thử bằng số: \(\widehat{ABC} = 80^\circ\)

Các góc \(\widehat{ABM}\), \(\widehat{xBC}\), \(\widehat{BMN}\), \(\widehat{yNC}\), \(\widehat{MNy}\) đều bằng \(40^\circ\) ✓.

Kết luận: \(\widehat{xBC} = \widehat{BMN}\); Ny là tia phân giác của \(\widehat{MNC}\)

Tam giác ABC có góc ABC bằng 80 độ. Tia phân giác Bx cắt AC tại M. Qua M kẻ đường thẳng song song với AB cắt BC tại N. Trong góc MNC kẻ tia Ny song song với Bx. Các góc ABM, xBC, BMN, yNC, MNy đều bằng 40 độ, nên Ny là tia phân giác của góc MNC
Hình 14. Mỗi cặp song song cho một cặp góc bằng nhau; nối lại được \(\widehat{MNy} = \widehat{yNC}\).
✗ Sai

Viết ngay \(\widehat{MNy} = \widehat{yNC}\) "vì \(Ny \parallel Bx\) và Bx là tia phân giác".

✓ Đúng

Hai góc đó không tạo thành cặp so le trong hay đồng vị với nhau. Phải đi qua góc trung gian: \(\widehat{MNy} = \widehat{BMN} = \widehat{xBC} = \widehat{yNC}\), mỗi dấu bằng một lý do.

Ví dụ 5f: cặp so le trong có ẩn

Cho \(a \parallel b\), đường thẳng c cắt a và b tạo thành một cặp góc so le trong có số đo \(5x\) và \(3x + 36^\circ\). Tìm \(x\). Có nhận xét gì về c với a và b?

Lời giải:

\(a \parallel b\) nên hai góc so le trong bằng nhau: \(5x = 3x + 36^\circ\).

Suy ra \(2x = 36^\circ\)

\(x = 18^\circ\).

Mỗi góc bằng \(5 \cdot 18^\circ = 90^\circ\)

Nên \(c \perp a\) và \(c \perp b\).

Thử lại: \(3 \cdot 18^\circ + 36^\circ = 90^\circ\) ✓.

Đáp số: \(x = 18^\circ\); \(c \perp a\), \(c \perp b\)

Tổng kết các dạng

Thấy gì, dùng gì

Dấu hiệu trong đề Cách làm Bẫy hay gặp
"Ghi GT, KL", "viết dạng Nếu … thì …" (Dạng 1) Sau "Nếu" là GT, sau "thì" là KL; vẽ hình, ghi bằng kí hiệu Đổi chỗ GT và KL; ghi thiếu điều kiện
Chứng minh định lí; hỏi lý do, thứ tự, bước sai (Dạng 2) Đặt chữ cho góc; đi ngược từ KL, viết xuôi từ GT; thử bằng số Dùng KL làm lý do; chỉ thử một số; đáp số đúng nhưng lý do sai
"Đúng hay sai", "phản ví dụ", "định lí đảo" (Dạng 3) Tìm trường hợp có GT mà không có KL; đảo là đổi chỗ GT và KL Phản ví dụ không thỏa mãn GT; phủ định thay cho đảo
Nhiều tia chung gốc; bốn góc quanh giao điểm (Dạng 4) Kề bù, đối đỉnh, tia phân giác, tia nằm giữa; tia đối thì góc \(180^\circ\) Bằng nhau thì kết luận đối đỉnh; hai góc vuông chồng nhau
Nhiều đường song song, góc gãy khúc, số đo bằng chữ (Dạng 5) Dấu hiệu để chứng minh, tính chất để tính; tia đối, kẻ đường song song; nối đẳng thức Dùng \(360^\circ\) quanh một điểm; dùng tổng ba góc; bỏ qua góc trung gian

Ôn tập Chương III: dạng bài học ở đâu

Nội dung Học ở Ví dụ ôn trong bài này
Kề bù, đối đỉnh, tia phân giác, tia đốiBài 8Ví dụ 4 đến Ví dụ 4g
Dấu hiệu nhận biết song songBài 9Ví dụ 2d, 5b, 5d
Tiên đề Euclid, tính chất song song, góc gãy khúcBài 10Ví dụ 2c, 5, 5c, 5e, 5f
Ghi GT, KL; chứng minh định lí; phản ví dụBài 11Ví dụ 1 đến Ví dụ 3b
Định lí và chứng minh định lí — Các dạng bài và ví dụ — HomeStudy