Luyện tập chung Chương IV: Hệ thức lượng trong tam giác vuông
Luyện tập chung Chương IV: Hệ thức lượng trong tam giác vuông
Luyện tập tổng hợp: Tính tỉ số lượng giác, áp dụng định lí 1 và định lí 2 giải tam giác vuông, giải quyết trọn vẹn các bài toán thực tiễn phức hợp về bức tường hình thang, độ sâu tàu ngầm, chiều rộng khúc sông và đập thuỷ điện.
1. Tỉ số lượng giác góc nhọn $\alpha$
- • $\sin \alpha = \dfrac{\text{Đối}}{\text{Huyền}}$, $\quad \cos \alpha = \dfrac{\text{Kề}}{\text{Huyền}}$
- • $\tan \alpha = \dfrac{\text{Đối}}{\text{Kề}}$, $\quad \cot \alpha = \dfrac{\text{Kề}}{\text{Đối}}$
- • Mối liên hệ: $\tan \alpha = \dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha}$, $\quad \cot \alpha = \dfrac{\cos \alpha}{\sin \alpha}$, $\quad \tan \alpha \cdot \cot \alpha = 1$
- • $\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$, $\quad 1 + \tan^2 \alpha = \dfrac{1}{\cos^2 \alpha}$
2. Hệ thức cạnh và góc trong tam giác vuông
- • Định lí 1: $b = a \cdot \sin B = a \cdot \cos C$; $\quad c = a \cdot \sin C = a \cdot \cos B$
- • Định lí 2: $b = c \cdot \tan B = c \cdot \cot C$; $\quad c = b \cdot \tan C = b \cdot \cot B$
- • Hai góc phụ nhau: Khi $\widehat{B} + \widehat{C} = 90^\circ$ thì:
- $\sin B = \cos C;\ \cos B = \sin C;\ \tan B = \cot C;\ \cot B = \tan C$
Ví dụ 1: Tính tỉ số lượng giác và góc phụ nhau (Hình 4.25 SGK)
Cho tam giác $ABC$ vuông tại $A$ có $AB = 5\text{ cm}, AC = 12\text{ cm}$:
- a) Tính các tỉ số lượng giác của góc $B$.
- b) Từ kết quả câu a), suy ra các tỉ số lượng giác của góc $C$.
Xem lời giải chi tiết Ví dụ 1
a) Áp dụng định lí Pythagore trong tam giác vuông $ABC$ tại $A$:
$BC = \sqrt{AB^2 + AC^2} = \sqrt{5^2 + 12^2} = \sqrt{25 + 144} = \sqrt{169} = 13\text{ cm}$.
Các tỉ số lượng giác của góc $B$ là:
$\sin B = \dfrac{AC}{BC} = \dfrac{12}{13}$; $\quad \cos B = \dfrac{AB}{BC} = \dfrac{5}{13}$; $\quad \tan B = \dfrac{AC}{AB} = \dfrac{12}{5}$; $\quad \cot B = \dfrac{AB}{AC} = \dfrac{5}{12}$.
b) Do $\widehat{B} + \widehat{C} = 90^\circ$ nên theo tính chất hai góc phụ nhau:
$\sin C = \cos B = \dfrac{5}{13}$; $\quad \cos C = \sin B = \dfrac{12}{13}$; $\quad \tan C = \cot B = \dfrac{5}{12}$; $\quad \cot C = \tan B = \dfrac{12}{5}$.
Ví dụ 2: Bức tường gạch hình thang vuông xây dở (Hình 4.26 SGK)
Một bức tường đang xây dở có dạng hình thang vuông $ABCD$, vuông góc ở $A$ và $D$, với kích thước: $AB = 1\text{ m}, CD = 4\text{ m}, AD = 6\text{ m}$.
- a) Hỏi góc $\alpha$ tạo bởi đường thẳng $BC$ và mặt đất $AD$ có số đo xấp xỉ bằng bao nhiêu (làm tròn đến phút)?
- b) Tính độ dài cạnh nghiêng $BC$ (làm tròn đến chữ số thập phân thứ nhất).
Xem lời giải chi tiết Ví dụ 2
a) Qua $B$ kẻ đường thẳng song song với mặt đất $AD$, cắt cạnh $CD$ tại $E$.
Tứ giác $ABED$ có $BE \parallel AD, AB \parallel DE$ và $\widehat{A} = 90^\circ$ nên $ABED$ là hình chữ nhật.
Suy ra: $BE = AD = 6\text{ m}$ và $ED = AB = 1\text{ m}$.
Độ dài đoạn $EC = CD - ED = 4 - 1 = 3\text{ m}$.
Trong tam giác vuông $BCE$ tại $E$, ta có: $\tan \alpha = \tan \widehat{EBC} = \dfrac{EC}{BE} = \dfrac{3}{6} = \dfrac{1}{2} = 0{,}5$.
Bấm MTCT: $\alpha = \arctan(0{,}5) \approx \mathbf{26^\circ 34'}$.
b) Áp dụng định lí Pythagore trong tam giác vuông $BCE$:
$BC = \sqrt{BE^2 + EC^2} = \sqrt{6^2 + 3^2} = \sqrt{36 + 9} = \sqrt{45} = 3\sqrt{5} \approx \mathbf{6{,}7\text{ m}}$.
Hình 4.16: Sơ đồ phân tích tam giác vuông phụ trợ $BCE$
Ứng dụng thực tế: Độ sâu tàu ngầm và đập thuỷ điện
Bài toán tàu ngầm lặn nghiêng góc $21^\circ$ (Hình 4.31 SGK)
Một tàu ngầm đang ở trên mặt biển bắt đầu lặn xuống theo đường thẳng tạo với mặt nước biển một góc $21^\circ$:
- a) Khi tàu di chuyển được $200\text{ m}$ theo hướng đó thì tàu ở độ sâu bao nhiêu so với mặt nước biển (làm tròn đến mét)?
- b) Giả sử tốc độ của tàu là $9\text{ km/h}$, hỏi sau bao lâu thì tàu ở độ sâu $200\text{ m}$?
Xem lời giải Tàu ngầm lặn
a) Độ sâu $h$ là cạnh đối của góc $21^\circ$, quãng đường đi $s = 200\text{ m}$ là cạnh huyền:
$h = s \cdot \sin 21^\circ = 200 \cdot \sin 21^\circ \approx 200 \cdot 0{,}3584 = 71{,}67\text{ m} \approx \mathbf{72\text{ m}}$.
b) Để đạt độ sâu $h' = 200\text{ m}$, quãng đường tàu cần đi xiên là:
$s' = \dfrac{h'}{\sin 21^\circ} = \dfrac{200}{\sin 21^\circ} \approx \dfrac{200}{0{,}358368} \approx 558{,}09\text{ m} \approx 0{,}558\text{ km}$.
Vận tốc tàu: $v = 9\text{ km/h} = \dfrac{9000}{3600} = 2{,}5\text{ m/s}$.
Thời gian cần thiết: $t = \dfrac{s'}{v} \approx \dfrac{558{,}09}{2{,}5} \approx 223\text{ giây} \approx \mathbf{3\text{ phút } 43\text{ giây}}$.
Hình 4.17: Quỹ đạo lặn góc $21^\circ$ của tàu ngầm
Bài toán mặt cắt đập ngăn nước (Hình 4.30 SGK)
Mặt cắt ngang của một đập ngăn nước có dạng hình thang $ABCD$ (Hình 4.30). Chiều rộng mặt trên $AB = 3\text{ m}$, chiều cao của đập $h = 3{,}5\text{ m}$.
Độ dốc của sườn $AD$ là $\tan D = 1{,}25$; độ dốc của sườn $BC$ là $\tan C = 1{,}5$.
Tính chiều rộng đáy đập $CD$ và chiều dài các sườn đập $AD, BC$ (làm tròn đến $\text{dm}$).
Xem lời giải Đập ngăn nước
Hạ các đường cao $AH_1 \perp CD$ và $BH_2 \perp CD$ ($AH_1 = BH_2 = 3{,}5\text{ m}$).
Tứ giác $ABH_2 H_1$ là hình chữ nhật nên $H_1 H_2 = AB = 3\text{ m}$.
• Trong tam giác vuông $ADH_1$: $DH_1 = \dfrac{AH_1}{\tan D} = \dfrac{3{,}5}{1{,}25} = 2{,}8\text{ m}$.
• Trong tam giác vuông $BCH_2$: $CH_2 = \dfrac{BH_2}{\tan C} = \dfrac{3{,}5}{1{,}5} = \dfrac{7}{3} \approx 2{,}333\text{ m}$.
Chiều rộng chân đập: $CD = DH_1 + H_1 H_2 + CH_2 = 2{,}8 + 3 + 2{,}333 = 8{,}133\text{ m} \approx \mathbf{81\text{ dm}}$.
• Sườn đập $AD = \sqrt{AH_1^2 + DH_1^2} = \sqrt{3{,}5^2 + 2{,}8^2} = \sqrt{12{,}25 + 7{,}84} = \sqrt{20{,}09} \approx 4{,}48\text{ m} \approx \mathbf{45\text{ dm}}$.
• Sườn đập $BC = \sqrt{BH_2^2 + CH_2^2} = \sqrt{3{,}5^2 + (7/3)^2} = \sqrt{12{,}25 + 5{,}444} = \sqrt{17{,}694} \approx 4{,}21\text{ m} \approx \mathbf{42\text{ dm}}$.
Hình 4.18: Kết cấu hình thang đập thuỷ điện thực tế
Độ dài đường chéo cuốn sách là: $d = \sqrt{17^2 + 24^2} = \sqrt{289 + 576} = \sqrt{865} \approx 29{,}41\text{ cm}$.
Cạnh đối của góc $\alpha$ là cạnh có độ dài $24\text{ cm}$, cạnh huyền là đường chéo $d = \sqrt{865}\text{ cm}$.
Do đó: $\sin \alpha = \dfrac{24}{\sqrt{865}} \approx 0{,}816 \approx 0{,}82$.
Ta có: $\tan \alpha = \dfrac{24}{17} \approx 1{,}4118$.
Bấm MTCT: $\alpha = \arctan\left(\dfrac{24}{17}\right) \approx 54^\circ 41' \approx 55^\circ$.
Trong tam giác vuông $AHC$ tại $H$ có $\widehat{HAC} = 60^\circ$ và $HC = 6\text{ cm}$:
$\tan \widehat{HAC} = \dfrac{HC}{AH} \implies AH = \dfrac{HC}{\tan 60^\circ} = \dfrac{6}{\sqrt{3}} = 2\sqrt{3}\text{ cm}$.
$\sin \widehat{HAC} = \dfrac{HC}{AC} \implies AC = \dfrac{HC}{\sin 60^\circ} = \dfrac{6}{\dfrac{\sqrt{3}}{2}} = \dfrac{12}{\sqrt{3}} = 4\sqrt{3}\text{ cm}$.
Trong tam giác vuông có một cạnh góc vuông $50\text{ m}$ và góc đối diện với chiều rộng $d$ là $40^\circ$:
$d = 50 \cdot \tan 40^\circ \approx 50 \cdot 0{,}8391 = 41{,}955\text{ m} \approx 42\text{ m}$.
Theo Định lí 2:
$? = 3 \cdot \tan 40^\circ \approx 3 \cdot 0{,}8391 = 2{,}5173 \approx 2{,}5$.
Gọi góc cần tìm là $\alpha$:
$\cos \alpha = \dfrac{7}{10} = 0{,}7 \implies \alpha = \arccos(0{,}7) \approx 45^\circ 34' \approx 46^\circ$.
Gọi góc cần tìm là $\alpha$. Cạnh đối diện là $7$, cạnh kề là $5$:
$\tan \alpha = \dfrac{7}{5} = 1{,}4 \implies \alpha = \arctan(1{,}4) \approx 54^\circ 28' \approx 54^\circ$.
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Độ sâu $h$ là cạnh đối của góc $21^\circ$ trong tam giác vuông có cạnh huyền $200\text{ m}$:
$h = 200 \cdot \sin 21^\circ \approx 200 \cdot 0{,}358368 \approx 71{,}67\text{ m} \approx 72\text{ m}$.
Kẻ $BE \parallel AD$ ($E \in CD$). Ta có $BE = AD = 6\text{ m}, ED = AB = 1\text{ m} \implies EC = 4 - 1 = 3\text{ m}$.
Trong tam giác vuông $BCE$ tại $E$: $\tan \alpha = \dfrac{EC}{BE} = \dfrac{3}{6} = 0{,}5 \implies \alpha \approx 26^\circ 34'$.
Đã Thành Thạo Bài Tập Cơ Bản SGK?
Thử thách ngay với 5 bài toán tương tự & vận dụng nâng cao để bứt phá mục tiêu 9+!
Ngân Hàng Bài Toán Tương Tự & Vận Dụng Nâng Cao
Tuyển tập các bài toán phát triển từ câu hỏi SGK, bám sát đề minh họa và đề thi tốt nghiệp THPT 2025. Hướng dẫn tư duy bản chất, mẹo bấm máy giải nhanh và kèm lớp Zoom tương tác hàng tuần.
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!