Đến nội dung chính
THCSLớp 9Hình học phẳngMở mô-đun

Đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật và hình vuông · Toán lớp 9

Học liệu miễn phí do Cùng Học Toán tự biên soạn.

Cập nhật: 27/10/2026 · Mục tiêu L9-35-B1

Giao hai đường chéo của hình chữ nhật cách đều bốn đỉnh. Đây là một chứng minh trực tiếp về đường tròn ngoại tiếp, không cần đảo định lí góc đối.

Sau bài này, em có thể:

  • Giải thích hình chữ nhật có đường tròn ngoại tiếp
  • Giải thích điều kiện áp dụng, kiểm kết quả và xử lí một bài suy ngược hoặc phản biện.

Cần biết trước: Mô-đun 32,34; tính chất đường chéo hình chữ nhật và hình vuông lớp 8.

Chọn mức học phù hợp. Đọc kiến thức và ví dụ trước, tự làm bài nền tảng rồi chọn phần nâng cao hoặc thử thách. Đọc điều kiện của từng bài và ghi căn cứ của mỗi bước. Em có thể chia thành nhiều lần học; không cần hoàn thành mọi bài trong một buổi.

Với bảng hoặc công thức dài, em có thể vuốt ngang trong khung để xem đầy đủ.

1. Kiến thức và phương pháp

Trong hình chữ nhật $ABCD$, hai đường chéo $AC,BD$ bằng nhau và cắt đôi nhau tại $O$. Vì vậy

$$OA=OC=\frac{AC}{2}=\frac{BD}{2}=OB=OD.$$

Đường tròn $(O;OA)$ qua bốn đỉnh. Mỗi đường chéo là một đường kính, nên bán kính bằng nửa đường chéo.

Hình chữ nhật ABCD có hai đường chéo là đường kính của cùng đường tròn tâm O.

Hình chữ nhật $ABCD$ nội tiếp đường tròn tâm $O$; hai đường chéo là các đường kính.

2. Ví dụ có lời giải

Ví dụ 1. Dùng hai tính chất đường chéo

Làm quen

Đề bài

Hình chữ nhật $ABCD$ có giao hai đường chéo $O$. Chứng minh $OA=OB$.

Lời giải và cách suy nghĩ

$OA=AC/2$, $OB=BD/2$ vì hai đường chéo cắt đôi nhau; $AC=BD$ vì là hình chữ nhật, nên $OA=OB$.

Cách tự kiểm

Cắt đôi nhau riêng lẻ chưa đủ nếu hai đường chéo không bằng nhau.

Ví dụ 2. Xác định tâm

Làm quen

Đề bài

Vì sao đường tròn qua bốn đỉnh hình chữ nhật có tâm tại giao đường chéo?

Lời giải và cách suy nghĩ

Giao đường chéo cách đều bốn đỉnh nên là một tâm ngoại tiếp. Tâm đường tròn qua ba đỉnh không thẳng hàng là duy nhất, nên đó chính là tâm cần tìm.

Cách tự kiểm

Nêu cả tồn tại và tính duy nhất.

Ví dụ 3. Đường kính từ đường chéo

Vận dụng

Đề bài

Hình chữ nhật có đường chéo $26$ cm. Tính đường kính và bán kính ngoại tiếp.

Lời giải và cách suy nghĩ

Đường kính bằng đường chéo $26$ cm; bán kính bằng $13$ cm.

Cách tự kiểm

Không lấy đường chéo làm bán kính.

Ví dụ 4. Từ bán kính tới đường chéo

Vận dụng

Đề bài

Hình chữ nhật nội tiếp đường tròn bán kính $8{,}5$ cm. Tính hai đường chéo.

Lời giải và cách suy nghĩ

Mỗi đường chéo là đường kính, nên đều bằng $17$ cm.

Cách tự kiểm

Hai đường chéo bằng nhau và qua tâm.

Ví dụ 5. Hình bình hành chưa đủ

Nâng cao

Đề bài

Hình bình hành có hai đường chéo cắt đôi nhau. Vì sao chưa suy bốn khoảng cách tới giao điểm bằng nhau?

Lời giải và cách suy nghĩ

Ta mới có $OA=OC$ và $OB=OD$. Muốn có $OA=OB$ còn cần $AC=BD$, điều không đúng cho mọi hình bình hành.

Cách tự kiểm

Không ghép hai cặp đẳng thức rời nhau thiếu cầu nối.

Ví dụ 6. Hình thoi phản ví dụ

Nâng cao

Đề bài

Hình thoi có đường chéo $6$ cm và $8$ cm. Giao đường chéo có cách đều bốn đỉnh không?

Lời giải và cách suy nghĩ

Không: khoảng cách tới hai đỉnh trên một đường chéo là $3$ cm, còn hai đỉnh kia là $4$ cm. Vì vậy giao điểm không là tâm ngoại tiếp.

Cách tự kiểm

Bốn cạnh bằng nhau chưa bảo đảm đường chéo bằng nhau.

Ví dụ 7. Ba đỉnh cũng đủ

Thử thách

Đề bài

Chọn ba đỉnh $A,B,C$ của hình chữ nhật và dựng đường tròn ngoại tiếp tam giác ấy. Chứng minh nó qua $D$.

Lời giải và cách suy nghĩ

Tam giác $ABC$ vuông tại $B$ nên tâm là trung điểm $AC$, tức $O$. Tính chất hình chữ nhật cho $OD=OA$, nên $D$ cũng thuộc đường tròn.

Cách tự kiểm

Liên hệ ngoại tiếp tam giác vuông với ngoại tiếp hình chữ nhật.

Ví dụ 8. Đảo từ đường chéo

Thử thách

Đề bài

Hình bình hành có hai đường chéo bằng nhau. Chứng minh nó có đường tròn ngoại tiếp và là hình chữ nhật.

Lời giải và cách suy nghĩ

Giao đường chéo cách đều bốn đỉnh nên có đường tròn ngoại tiếp. Hình bình hành có góc đối bằng nhau; nội tiếp cho góc đối bù nhau, nên mỗi góc vuông.

Cách tự kiểm

Không cần dùng định lí đảo về góc để xác nhận nội tiếp.

3. Lỗi thường gặp và cách tránh

  • Đọc đúng vị trí và vai trò của từng điểm hoặc đại lượng; không suy dữ kiện chính xác từ hình vẽ gần đúng.
  • Ghi căn cứ trước khi thay số; kiểm lại điều kiện và đơn vị của kết quả.

4. Tự luyện theo mức độ

Em tự làm và ghi cách giải trước khi mở gợi ý hoặc đáp án. Với bài chứng minh, cần nêu giả thiết và căn cứ; với dữ liệu đo hoặc khảo sát, ghi kết quả thực đã dùng. Một ví dụ giả định trong lời giải không thay cho kết quả thực hành của em.

Bài 1–4. Nắm vững nền tảng

  1. Hình chữ nhật $ABCD$ có hai đường chéo cắt tại $O$. Giải thích $OA=OB=OC=OD$.

    Gợi ý bài 1

    Ghép tính chất cắt đôi với tính chất hai đường chéo bằng nhau.

  2. Tâm ngoại tiếp hình chữ nhật nằm ở đâu?

    Gợi ý bài 2

    Tâm là điểm cách đều bốn đỉnh.

  3. Hình chữ nhật có đường chéo $16$ cm. Tính bán kính ngoại tiếp.

    Gợi ý bài 3

    Bán kính bằng nửa đường chéo.

  4. Một bạn chỉ dùng $A+C=180^\circ$ để kết luận ngoại tiếp nhưng chưa có định lí đảo. Hãy thay bằng lập luận đường chéo.

    Gợi ý bài 4

    Chứng minh bốn khoảng cách bằng nhau để có đường tròn trực tiếp.

Mở đáp án và lời giải bài 1–4
  1. Hai đường chéo cắt đôi nhau cho $OA=OC=AC/2$, $OB=OD=BD/2$; lại có $AC=BD$ nên bốn đoạn bằng nhau.

  2. Tại giao hai đường chéo.

  3. $R=16/2=8$ cm.

  4. Dùng hai đường chéo bằng nhau và cắt đôi nhau; giao điểm cách đều bốn đỉnh, tạo đường tròn ngoại tiếp.

Bài 5–8. Củng cố và vận dụng

  1. Đường chéo hình chữ nhật dài $19$ cm. Tính $R$.

    Gợi ý bài 5

    Nhân đôi để trở lại đường chéo.

  2. $OA=7$ cm với $O$ là giao đường chéo hình chữ nhật. Tìm $OB,OC,OD$.

    Gợi ý bài 6

    Bốn khoảng cách cùng là bán kính ngoại tiếp.

  3. Hình chữ nhật cạnh $6,8$ cm; $M$ là trung điểm cạnh dài $8$ cm. Vì sao $M$ không là tâm ngoại tiếp?

    Gợi ý bài 7

    Đưa số chính xác để kiểm thay vì nhìn hình.

  4. Vì sao giao trung trực hai cạnh kề của hình chữ nhật cũng là tâm ngoại tiếp?

    Gợi ý bài 8

    Có thể dùng đối xứng qua trung trực các cạnh.

Mở đáp án và lời giải bài 5–8
  1. $R=9{,}5$ cm.

  2. Cả ba đều bằng $7$ cm.

  3. Khoảng cách tới hai đầu cạnh đó bằng $4$ cm; tới hai đỉnh đối diện bằng $\sqrt{4^2+6^2}=\sqrt{52}$ cm. Chúng không bằng nhau.

  4. Giao ấy cách đều ba đỉnh liên tiếp. Tâm ngoại tiếp tam giác ba đỉnh là giao đường chéo hình chữ nhật, nên hai điểm trùng nhau do tính duy nhất.

Bài 9–14. Nâng cao: kết hợp kiến thức và suy luận

  1. Giải thích tâm ngoại tiếp hình chữ nhật luôn ở trong nó.

    Gợi ý bài 9

    Kết quả này riêng cho hình chữ nhật, không đúng cho mọi tứ giác nội tiếp.

  2. Chọn hai đường kính phân biệt $AC,BD$ trên một đường tròn và nối bốn đầu mút theo thứ tự. Chứng minh được hình chữ nhật.

    Gợi ý bài 10

    Hai đường kính phân biệt cho bốn đầu mút phân biệt.

  3. Hai đường kính tạo góc $50^\circ$ tại tâm; tứ giác tạo bởi bốn đầu mút có vẫn là hình chữ nhật không?

    Gợi ý bài 11

    Vuông góc đường chéo là trường hợp hình vuông.

  4. Mọi độ dài hình chữ nhật được nhân $3$. Bán kính ngoại tiếp thay thế nào?

    Gợi ý bài 12

    Đây là quy luật độ dài, không phải diện tích.

  5. Chọn trọng tâm tam giác $ABC$ trong hình chữ nhật làm tâm ngoại tiếp bốn đỉnh. Vì sao không có căn cứ?

    Gợi ý bài 13

    Không trộn hai loại tâm của tam giác.

  6. Có thể chọn một điểm khác $O$ nhưng vẫn cách đều cả bốn đỉnh hình chữ nhật không?

    Gợi ý bài 14

    Ba đỉnh không thẳng hàng đã đủ loại tâm thứ hai.

Mở đáp án và lời giải bài 9–14
  1. Tâm là giao hai đường chéo của hình chữ nhật không suy biến. Hai đường chéo cắt nhau tại điểm bên trong một tứ giác lồi.

  2. Mỗi góc nội tiếp của tứ giác chắn một trong hai đường kính nên bằng $90^\circ$. Vì thế tứ giác có bốn góc vuông.

  3. Có. Mỗi góc tứ giác vẫn chắn nửa đường tròn nên vuông. Đường chéo hình chữ nhật không bắt buộc vuông góc nhau.

  4. Đường chéo nhân $3$, nên bán kính bằng nửa đường chéo cũng nhân $3$.

  5. Trọng tâm là giao trung tuyến, chưa bảo đảm cách đều ba đỉnh. Tâm đúng là trung điểm cạnh huyền $AC$, tức giao đường chéo hình chữ nhật.

  6. Không. Điểm đó sẽ là một tâm ngoại tiếp khác của tam giác $ABC$, trái tính duy nhất.

Bài 15–16. Thử thách: lập luận và kiểm tra điều kiện

  1. Hình chữ nhật cạnh $a,b>0$ có tâm ngoại tiếp $O$. Khoảng cách từ $O$ tới các cạnh có luôn bằng nhau không?

    Gợi ý bài 15

    Điểm giữa hình chữ nhật có hai loại khoảng cách tới cạnh.

  2. Tứ giác nội tiếp bất kì có là hình chữ nhật không? Nêu dữ kiện thêm đủ dựa vào đường chéo.

    Gợi ý bài 16

    Không suy ngược một trường hợp đặc biệt thành mọi trường hợp.

Mở đáp án và lời giải bài 15–16
  1. Chúng lần lượt bằng $a/2$ hoặc $b/2$. Chỉ bằng nhau khi $a=b$, tức hình vuông. Ngoại tiếp yêu cầu cách đều đỉnh, không phải cạnh.

  2. Không. Nếu thêm cả hai đường chéo đều là đường kính thì mỗi góc chắn nửa đường tròn và tứ giác là hình chữ nhật. Chỉ nội tiếp chưa bảo đảm các góc vuông.

5. Phiếu in và học tiếp

Hai tài liệu dưới đây là bộ phiếu và hướng dẫn của mô-đun. Các ví dụ mở rộng, bài nâng cao và thử thách trên trang này được học trực tiếp trên web.