Cho tam giác đều ABC nội tiếp đường tròn (O) bán kính 2 cm. Tính độ dài các cạnh của tam giác ABC.
Problem Analysis
Problem Summary
Tam giác đều ABC nội tiếp đường tròn (O) có bán kính R = 2 cm. Cần tính độ dài cạnh BC (và suy ra AB, AC).
Required Knowledge
Trong tam giác đều, trọng tâm trùng với tâm đường tròn ngoại tiếp. Đường cao từ đỉnh xuống cạnh đáy trong tam giác đều cũng là đường trung tuyến. Công thức bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác đều: \( R = \dfrac{a\sqrt{3}}{3} \) (với a là cạnh), hay tương đương \( a = R\sqrt{3} \).
Solution Method
Có một cách giải chính. Vì tam giác ABC đều nội tiếp (O), O là trọng tâm của tam giác. Gọi H là giao điểm của AO với BC, thì AH là đường cao đồng thời là đường trung tuyến. Từ quan hệ \( OA = \dfrac{BC\sqrt{3}}{3} \), thay OA = R = 2 vào để tính BC.
Real-world Application
Một chiếc biển báo tam giác đều được vẽ vừa khít trong vòng tròn bán kính 2 dm — cạnh của biển báo đó dài bao nhiêu?
Hints (0/3)
Hint 1:
Tam giác ABC đều nội tiếp đường tròn (O), nên O vừa là trọng tâm vừa là tâm đường tròn ngoại tiếp. Thử kẻ đường từ A qua O đến BC xem đường đó có tính chất gì đặc biệt trong tam giác đều không.
Hint 2:
Gọi H là giao điểm của AO với BC. Vì tam giác đều, AH là đường cao đồng thời là đường trung tuyến. O là trọng tâm nên \( OA = \dfrac{2}{3} AH \). Từ đó em có thể biểu diễn OA theo BC bằng cách tính AH theo BC trước.
Hint 3:
Trong tam giác đều cạnh a, đường cao có độ dài \( \dfrac{a\sqrt{3}}{2} \). O là trọng tâm chia đường trung tuyến theo tỉ lệ 2:1, nên \( OA = \dfrac{2}{3} \cdot \dfrac{a\sqrt{3}}{2} = \dfrac{a\sqrt{3}}{3} \). Thay OA = 2 vào rồi tính a.
Detailed solution
Vì tam giác ABC đều nội tiếp đường tròn (O) nên O là trọng tâm của tam giác ABC.
Gọi H là giao điểm của AO và BC. Khi đó AH là đường cao đồng thời là đường trung tuyến của tam giác đều ABC.
Trong tam giác đều cạnh BC, đường cao từ A xuống BC có độ dài \( AH = \dfrac{BC\sqrt{3}}{2} \).
O là trọng tâm nên \( OA = \dfrac{2}{3} AH = \dfrac{2}{3} \cdot \dfrac{BC\sqrt{3}}{2} = \dfrac{BC\sqrt{3}}{3} \).
Mà \( OA = R = 2 \) cm, nên:
\[ \dfrac{BC\sqrt{3}}{3} = 2 \Rightarrow BC = \dfrac{2 \times 3}{\sqrt{3}} = \dfrac{6}{\sqrt{3}} = 2\sqrt{3} \text{ (cm)} \]
Vậy cạnh của tam giác đều ABC bằng \( 2\sqrt{3} \) cm.