Phân biệt đường tròn đồng tâm và hai đường tròn trùng nhau
Vị trí tương đối của hai đường tròn · Toán lớp 9
Cập nhật: 27/10/2026 · Mục tiêu L9-27-B5
Hai đường tròn bằng bán kính có nhiều vị trí khác nhau. Bài học nhận diện điều kiện trùng nhau bằng tập điểm và giải thích vì sao ba điểm chung phân biệt đã buộc trùng nhau.
Sau bài này, em có thể:
- Đồng tâm khác với trùng nhau
- Phân loại bằng điều kiện chính xác, xét đủ ngưỡng và ngoại lệ.
Cần biết trước: Mô-đun 26; bất đẳng thức tam giác; trung trực đoạn thẳng; dựng tam giác theo ba cạnh; giải phương trình và bất đẳng thức đơn giản.
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
Đồng tâm nghĩa là hai tâm trùng nhau, tức $d=0$. Nếu thêm $R=r>0$, hai đường tròn trùng nhau và có vô số điểm chung. Nếu $R\ne r$, chúng không có điểm chung. Khi hai tâm khác nhau, dù bán kính bằng nhau, hai đường tròn vẫn chỉ có thể không giao, tiếp xúc ngoài hoặc cắt tại hai điểm.
2. Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Cùng tâm và cùng bán kính
Khởi động
Đề bài
Hai đường tròn cùng tâm O và cùng bán kính 7. Chứng minh chúng trùng nhau.
Lời giải và cách suy nghĩ
Một điểm X thuộc đường tròn thứ nhất khi và chỉ khi $OX=7$, cũng chính là điều kiện thuộc đường tròn thứ hai. Hai tập điểm bằng nhau nên trùng nhau.
Cách tự kiểm
Đây là đẳng thức tập điểm, không chỉ là hình có cùng kích thước.
Ví dụ 2. Cùng tâm khác bán kính
Củng cố
Đề bài
Hai đường tròn cùng tâm O, bán kính 4 và 10. Vì sao không có điểm chung?
Lời giải và cách suy nghĩ
Nếu X chung thì $OX=4$ và $OX=10$, không thể. Chúng đồng tâm nhưng không trùng nhau.
Cách tự kiểm
Đồng tâm chỉ mô tả tâm, chưa mô tả bán kính.
Ví dụ 3. Cùng bán kính khác tâm
Vận dụng
Đề bài
Hai đường tròn bán kính 3 có tâm cách 4. Có trùng nhau không?
Lời giải và cách suy nghĩ
Không vì tâm khác nhau. Hơn nữa $0<4<6$ nên có hai giao điểm, không phải vô số.
Cách tự kiểm
Bằng bán kính vẫn có thể cắt nhau.
Ví dụ 4. Hai điểm chung chưa đủ trùng
Giải thích
Đề bài
Hai đường tròn đều đi qua A, B với $A\ne B$. Có buộc trùng nhau không?
Lời giải và cách suy nghĩ
Không. Chọn hai tâm khác nhau trên trung trực AB; mỗi tâm xác định một đường tròn qua A, B, thường có bán kính khác nhau. Hai điểm chung chưa xác định duy nhất đường tròn.
Cách tự kiểm
Ví dụ dùng hai tâm đối xứng qua đường AB cũng tạo hai đường tròn cùng bán kính, khác nhau.
Ví dụ 5. Ba điểm không thẳng hàng
Nâng cao
Đề bài
Vì sao hai đường tròn cùng qua ba điểm không thẳng hàng phải trùng nhau?
Lời giải và cách suy nghĩ
Tâm của mỗi đường tròn nằm trên trung trực AB và trung trực AC. Hai trung trực khác nhau có duy nhất một giao điểm, nên hai tâm bằng nhau. Cùng đi qua A thì bán kính cũng bằng, do đó trùng nhau.
Cách tự kiểm
Ba điểm không thẳng hàng là giả thiết cần để hai trung trực xác định tâm duy nhất.
Ví dụ 6. Chính xác và gần đúng
Phản biện
Đề bài
Hai tâm đo được trùng trong ảnh và bán kính đều làm tròn 3,0 cm. Có chứng minh hai đường tròn trùng nhau không?
Lời giải và cách suy nghĩ
Chưa. Tọa độ tâm và bán kính có thể khác một lượng nhỏ bị ảnh hoặc phép làm tròn che mất. Muốn chứng minh cần biết chính xác cùng tâm và cùng bán kính.
Cách tự kiểm
Ảnh có nét đậm có thể che hai đường gần nhau; không dùng làm chứng minh.
Ví dụ 7. Tham số trùng nhau
Nâng cao
Đề bài
Hai đường tròn đồng tâm có bán kính $2x+1$ và $x+4$ cm, cả hai dương. Tìm x để trùng nhau.
Lời giải và cách suy nghĩ
$2x+1=x+4$ cho $x=3$. Khi đó cả hai bán kính bằng 7>0, nên trùng nhau. Với x khác 3 trong miền dương, chúng đồng tâm không giao.
Cách tự kiểm
Miền chung là $x>-1/2$, không bỏ kiểm bán kính dương.
Ví dụ 8. Đếm giao điểm đầy đủ
Thử thách
Đề bài
Hai đường tròn cùng bán kính 5. Có thể có 0,1,2 hoặc vô số điểm chung không? Cho mỗi trường hợp một d.
Lời giải và cách suy nghĩ
Có: $d=12$ cho $0$ điểm chung; $d=10$ cho $1$ điểm; $d=6$ cho $2$ điểm; $d=0$ cho vô số điểm. Hai đường tròn phân biệt chỉ có thể có $0,1,2$ điểm chung; vô số điểm chung là trường hợp trùng nhau.
Cách tự kiểm
Khoảng cách tâm không thể âm; giá trị 0 cần được xem riêng.
3. Lỗi thường gặp và cách tránh
- Chỉ so khoảng cách tâm với tổng mà bỏ hiệu hai bán kính.
- Dùng dấu bằng trong miền cắt hai điểm hoặc không giao.
- Gọi hai đường tròn đồng tâm cùng bán kính là tiếp xúc trong.
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
-
Hai đường tròn bán kính $4$ và $4$ cm, tâm cách $0$ cm. Phân loại và so sánh.
Gợi ý bài 1
Cùng tâm và cùng bán kính nghĩa là cùng tập điểm.
-
Hai đường tròn bán kính $5$ và $2$ cm, tâm cách $0$ cm. Phân loại và so sánh.
Gợi ý bài 2
Cùng tâm nhưng khác bán kính không thể có điểm chung.
-
So số điểm chung của hai đường tròn bán kính $4$ cm khi cùng tâm và khi tâm cách $8$ cm. Vì sao không thể gọi cả hai là tiếp xúc?
Gợi ý bài 3
Đếm chính xác số điểm chung trong từng trường hợp.
-
Bạn nói hai đường tròn bằng bán kính chỉ có thể trùng nhau hoặc không giao. Cho phản ví dụ bằng khoảng cách tâm và nêu các loại còn thiếu.
Gợi ý bài 4
Thử khoảng cách tâm nằm giữa 0 và hai lần bán kính.
Mở đáp án và lời giải bài 1–4
-
$R=r=4$, $d=0$, nên hai đường tròn trùng nhau, có vô số điểm chung. Không thuộc ba kiểu của hai đường tròn phân biệt.
-
Đồng tâm khác bán kính; $d=0<3=|R-r|$, nên không giao.
-
Cùng tâm thì trùng nhau, vô số điểm chung. Tâm cách $8=4+4$ cm thì tiếp xúc ngoài, một điểm chung. Tiếp xúc nghĩa là đúng một điểm chung.
-
Lấy hai bán kính $4$ cm, tâm cách $2$ cm: $0<2<8$ nên cắt hai điểm. Nếu tâm cách $8$ cm thì tiếp xúc ngoài. Bằng bán kính không quyết định vị trí.
Bài 5–8. Củng cố và vận dụng
-
Hai đường tròn bán kính 2, cùng tâm. Có phải tiếp xúc trong không?
Gợi ý bài 5
Kiểm số điểm chung.
-
Hai đường tròn cùng tâm bán kính 2 và 5. Có bao nhiêu giao điểm?
Gợi ý bài 6
Một điểm không thể có hai khoảng cách khác nhau đến cùng tâm.
-
Hai đường tròn bán kính 2, tâm cách 4. Có bao nhiêu điểm chung?
Gợi ý bài 7
So với tổng.
-
Hai đường tròn bán kính 2, tâm cách 1. Có bao nhiêu điểm chung?
Gợi ý bài 8
So với 0 và 4.
Mở đáp án và lời giải bài 5–8
-
Không. Chúng trùng nhau, có vô số điểm chung.
-
Không có giao điểm.
-
Một điểm, tiếp xúc ngoài.
-
Hai điểm vì $0<1<4$.
Bài 9–14. Nâng cao: kết hợp kiến thức và suy luận
-
Hai đường tròn có một tâm chung và một điểm chung. Chứng minh trùng nhau.
Gợi ý bài 9
Bán kính mỗi hình bằng khoảng cách tới điểm chung.
-
Hai đường tròn có bán kính bằng nhau và một điểm chung. Có buộc trùng nhau không?
Gợi ý bài 10
Thử tiếp xúc ngoài.
-
Hai đường tròn trùng nhau có tâm khác nhau được không?
Gợi ý bài 11
Dùng tính duy nhất của tâm đường tròn.
-
Hai đường tròn qua ba điểm thẳng hàng phân biệt có tồn tại không?
Gợi ý bài 12
Một đường thẳng gặp đường tròn tối đa hai điểm.
-
Hai đường tròn đồng tâm bán kính $x+5$ và $3x+1$, đều dương. Tìm x để không có điểm chung.
Gợi ý bài 13
Tìm miền dương rồi loại nghiệm hai bán kính bằng nhau.
-
Hai đường tròn cùng bán kính $R>0$, có khoảng cách tâm $d=R$. Phân loại vị trí tương đối.
Gợi ý bài 14
R nằm giữa 0 và 2 R.
Mở đáp án và lời giải bài 9–14
-
Nếu X chung thì cả hai bán kính đều bằng OX. Cùng tâm và bán kính nên cùng tập điểm.
-
Không. Hai đường tròn bán kính 3, tâm cách 6 tiếp xúc ngoài tại một điểm nhưng khác tâm, không trùng.
-
Không. Nếu hai tâm khác nhau, chúng cùng nằm trên hai trung trực của ba điểm không thẳng hàng trên đường tròn, trái tính duy nhất giao hai trung trực. Vì vậy tâm phải bằng nhau.
-
Không có ngay cả một đường tròn qua ba điểm như vậy. Do đó không được dùng trường hợp này như một ví dụ đường tròn trùng nhau.
-
Miền chung là $x>-\frac13$. Hai bán kính bằng nhau khi $x=2$. Vì thế không giao khi $x>-\frac13$ và $x\ne2$.
-
Luôn cắt hai điểm vì $0<R<2R$; không thể trùng nhau hay tiếp xúc.
Bài 15–16. Thử thách: lập luận và kiểm tra điều kiện
-
Hai đường tròn đồng tâm có bán kính $x^2+1$ và $3x+1$. Tìm mọi x để trùng nhau, đồng thời kiểm điều kiện dương.
Gợi ý bài 15
Giải $x^2=3x$ rồi kiểm cả hai bán kính.
-
Hai đường tròn có ít nhất ba điểm chung phân biệt. Chứng minh chúng trùng nhau mà không giả sử trước ba điểm không thẳng hàng.
Gợi ý bài 16
Loại ba điểm thẳng hàng trước.
Mở đáp án và lời giải bài 15–16
-
$x=0$ hoặc 3. Các bán kính tương ứng 1 và 10 đều dương, nên cả hai giá trị hợp lệ.
-
Ba điểm chung không thể thẳng hàng vì một đường thẳng gặp một đường tròn tối đa hai điểm. Vì vậy chúng không thẳng hàng; hai trung trực xác định cùng tâm, và một điểm chung xác định cùng bán kính. Hai đường tròn trùng nhau.
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.