Bài 3: Hình thang cân

Tóm tắt lý thuyết

1.1 Định nghĩa

Hình thang cân là hình thang có hai góc kề một đáy bằng nhau.

ABCD là hình thang cân (đáy AB; CD)

\( \Leftrightarrow {\rm{ AB // CD }}\) và \({\rm{\hat C = \hat D}}\)

1.2 Tính chất

Định lí 1: Trong một hình thang cân, hai cạnh bên bằng nhau, ABCD là hình thang cân (đáy AB, CD)  => AD = BC

Định lí 2: Trong một hình thang cân, hai đường chéo bằng nhau, ABCD là hình thang cân (đáy AB, CD)  => AC = BD

Định lí 3: Hình thang có hai đường chéo bằng nhau là hình thang cân. Hình thang ABCD (đáy AB, CD) có AC = BD  => ABCD là hình thang cân.

Dấu hiệu nhận biết hình thang cân:

– Hình thang có hai góc kề một đáy bằng nhau là hình thang cân.

– Hình thang có hai đường chéo bằng nhau là hình thang cân.

Lưu ý: 

* Hình thang cân thì có 2 cạnh bên bằng nhau nhưng hình thang có 2 cạnh bên bằng nhau chưa chắc là hình thang cân. Ví dụ như hình vẽ dưới đây:

 

Bài tập minh họa


Bài 1: Cho hình thang cân ABCD có \(AB\parallel CD\), AB < CD, H và K lần lượt là hình chiếu vuông góc của A và B lên CD. Chứng minh rằng: DK=HC.

Hướng dẫn:

Ta có hình vẽ như sau:

Xét hai tam giác vuông ADH và BCK ta có:

AD=BC (hai cạnh bên của hình thang cân)

\(\angle ADH = \angle BCK\) (hai góc kề một đáy của hình thang cân)

\( \Rightarrow \Delta ADH = \Delta BCK\) (cạnh huyền- góc nhọn)

⇒DH = CK

⇒DH+HK =CK+HK

⇒DK=CH ( điều phải chứng minh)

Bài 2: Cho hình thang cân ABCD có \(AB\parallel CD\) ,AB < CD, gọi E là giao điểm của hai cạnh bên, F là giao điểm của hai đường chéo. chứng minh rằng EF là trung trực của AB.

Hướng dẫn:

Ta có hình vẽ:

Dễ thấy rằng EAB là tam giác cân tại E , ta có  EA=EB nên E nằm trên đường trung trực của AB.(1)

Xét hai tam giác ABD và BAC ta có:

AB là cạnh chung

AD=BD (cạnh bên của hình thang cân)

AC=BD (hai đường chéo của hình thang cân)

\( \Rightarrow \Delta ABD = \Delta BAC\) (cạnh-cạnh-cạnh)

\(\angle ABD = \angle BAC\)

⇒ AFD là tam giác cân tại F

⇒AF=BF nên F cũng nằm trên đường trung trực của AB(2)

Từ (1) và (2) có È là đường trung trực của AB (điều phải chứng minh)

Bài 3: Hình thang cân ABCD với AB, CD là hai đáy, AB < CD có \(BD \bot BC\) , BD là phân giác của góc D, biết BC=6 cm. Tính chu vi hình thang.

Hướng dẫn:


Ta có:\(\angle ADC = \angle BCD\) (tính chất hình thang cân)

Mà \(\angle BDC = \frac{1}{2}\angle ADC\) (tính chất đường phân giác)

\( \Rightarrow \angle BDC = \frac{1}{2}\angle BCD\)

Bên cạnh đó ta còn có \(\angle BDC + \angle BCD = {90^0}\)

Từ đó ta được \(\begin{array}{l} \angle BDC = {30^0}\\ \angle BCD = {60^0} \end{array}\)

Gọi E là trung điểm của CD, xét tam giác BEC ta có:

\(BE = EC = \frac{1}{2}CD\) (BE là trung tuyến ứng với cạnh huyền nên bằng một nửa cạnh huyền)

\(\angle BCD = {60^0}\)

⇒Tam giác BEC là tam giác đều ⇒\(BC = BE = EC = \frac{1}{2}CD\)

⇒CD=2.BC=2.6=12 (cm)

Ta có:

\(\angle ADB = \angle BDE\) (tính chất đường phân giác)

\(\angle BDE = \angle ABD\) (hai góc so le trong)

\(\angle ADB = \angle ABD\)

⇒ Tam gác ABD cân tại A

⇒AB=AD

mà AD=BC=6 nên AB=6 cm

Vậy chu vi hình thang ABCD là : AB+BC+CD+DA=6+6+12+6=30 (cm)