Bài 40 trang 121 SBT toán 9 - Cánh diều tập 1: Cho tam giác ABE vuông cân tại A với AB = AE = 2a...

Cho tam giác ABE vuông cân tại A với AB = AE = 2a. Vẽ đường tròn tâm O đường kính AB và đường tròn tâm O’ đường kính AE. Gọi M là giao điểm khác A của hai đường tròn (O), (O’) (Hình 44). Tính theo a:

a) Độ dài cung AmM và cung AnM tương ứng của đường tròn (O) và (O’);

b) Diện tích của phần tô màu xám theo a.

a) Bước 1: Chứng minh AOMO’ là hình vuông để suy ra số đo cung AmM và AnM và độ dài bán kính 2 đường tròn.

Bước 2: Áp dụng công thức $l = \frac{{\pi Rn}}{{180}}$

b) Diện tích tô đậm cần tìm = diện tích tạo bởi cung AnM và dây AM + diện tích tạo bởi cung AmM và dây AM.

Trong đó:

Diện tích tạo bởi cung AnM và dây AM = diện tích quạt của (O’;R), cung AnM – diện tích tam giác O’AM.

Diện tích tạo bởi cung AmM và dây AM = diện tích quạt của (O;R), cung AmM – diện tích tam giác O’AM.

a) Ta có $O’A = O’E = O’M = \frac{{AE}}{2}$ (cùng bằng bán kính (O’)) và $OA = OB = OM = \frac{{AB}}{2}$ (cùng bằng bán kính (O))

Mà AB = AE = 2a nên $O’A = O’E = O’M = OA = OB = OM = a$

Xét tứ giác AOMO’ có $O’A = O’M = OA = OM$ và$\widehat {O’AO} = 90^\circ$ nên AOMO’ là hình vuông. Suy ra $\widehat {AO’M} = \widehat {AOM} = 90^\circ$.

Mà $\widehat {AO’M}$ là góc ở tâm chắn cung AnB của (O’) và $\widehat {AOM}$ là góc ở tâm chắn cung AmB của (O) nên sđ $\overset\frown{AnB}$= sđ $\overset\frown{AmB}$ $= 90^\circ$. Hơn nữa 2 đường tròn (O) và (O’) có cùng bán kính là a , do đó độ dài cung AmM và cung AnM tương ứng của đường tròn (O) và (O’) là

$l = \frac{{\pi Rn}}{{180}} = \frac{{\pi .a.90}}{{180}} = \frac{{\pi a}}{2}$

b) Diện tích quạt tròn của (O’;R), cung AnM có số đo $90^\circ$ là:

${S_1} = \frac{{\pi {R^2}n}}{{360}} = \frac{{\pi .{a^2}.90}}{{360}} = \frac{{\pi .{a^2}}}{4}$

Diện tích tam giác O’AM là

${S_2} = \frac{1}{2}O’A.O’M = \frac{1}{2}.a.a = \frac{{{a^2}}}{2}$.

Diện tích phần tô đậm được giới hạn bởi cung AnM và dây AM là:

$S’ = {S_1} - {S_2} = \frac{{\pi {a^2}}}{4} - \frac{{{a^2}}}{2} = \frac{{\left( {\pi - 2} \right){a^2}}}{4}$

Diện tích quạt tròn của (O;R), cung AmM có số đo $90^\circ$ là:

${S_1}’ = \frac{{\pi {R^2}n}}{{360}} = \frac{{\pi .{a^2}.90}}{{360}} = \frac{{\pi .{a^2}}}{4}$

Diện tích tam giác OAM là

${S_2}’ = \frac{1}{2}OA.OM = \frac{1}{2}.a.a = \frac{{{a^2}}}{2}$.

Diện tích phần tô đậm được giới hạn bởi cung AmM và dây AM là:

$S = {S_1}’ - {S_2}’ = \frac{{\pi {a^2}}}{4} - \frac{{{a^2}}}{2} = \frac{{\left( {\pi - 2} \right){a^2}}}{4}$

Diện tích phần tô đậm cần tìm là:

$S’ + S = \frac{{\left( {\pi - 2} \right){a^2}}}{4} + \frac{{\left( {\pi - 2} \right){a^2}}}{4} = \frac{{\left( {\pi - 2} \right){a^2}}}{2}$