Lý thuyết Hình chữ nhật (Cánh diều 2024) Toán 8

Lý thuyết Toán lớp 8 Bài 5: Hình chữ nhật

A. Lý thuyết Hình chữ nhật

1. Khái niệm

Hình chữ nhật là tứ giác có bốn góc vuông.

Chú ý: Nếu một tứ giác có ba góc vuông thì góc còn lại cũng là góc vuông và tứ giác đó là hình chữ nhật.

Ví dụ: Cho tứ giác ABCD có $\widehat{A}=\widehat{B}=\widehat{C}=90°$ . Chứng minh ABCD là hình chữ nhật.

Hướng dẫn gải

Tứ giác ABCD có: $\widehat{A}+\widehat{B}+\widehat{C}+\widehat{D}=360°$

Suy ra $\widehat{D}=360°-\widehat{A}-\widehat{B}-\widehat{C}=90°$

Do đó $\widehat{A}=\widehat{B}=\widehat{C}=90°$ .

Vậy tứ giác ABCD là hình chữ nhật.

2. Tính chất

Trong hình chữ nhật, hai đường chéo bằng nhau và cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường.

Nhận xét: Trong tam giác vuông, đường trung tuyến ứng với cạnh huyền bằng một nửa cạnh huyền.

Ví dụ: Cho hình chữ nhật ABCD và hình bình hành ABEC.

Chứng minh BD = BE.

Hướng dẫn giải

Ta có: ABCD là hình chữ nhật nên AC = BD;

ABEC là hình bình hành nên BE = AC.

Suy ra BD = BE (vì cùng bằng AC).

Vậy BD = BE.

3. Dấu hiệu nhận biết

- Hình bình hành có một góc vuông là hình chữ nhật

- Hình bình hành có hai đường chéo bằng nhau là hình chữ nhật

Ví dụ:

Hình b là hình chữ nhật vì có 4 góc vuông.

Bài 1. Cho tam giác ABC cân tại A, các đường trung tuyến BM, CN cắt nhau tại G. Gọi D là điểm đối xứng với G qua M, gọi E là điểm đối xứng với G qua N. Tứ giác BEDC là hình gì? Vì sao?

Hướng dẫn giải

Ta có hai đường trung tuyến BM và CN cắt nhau tại G nên G là trọng tâm tam giác ABC.

Theo tính chất trọng tâm tam giác ta có: BG = 2GM

CG = 2GN 

Lại có: G đối xứng với với D qua M suy ra GM = MD hay GD = 2GM

G đối xứng với E qua N suy ra GN = EN hay GE = 2GN

Do đó BG = GD và CG = GE

Suy ra G là trung điểm của BD và CE.

Xét tứ giác BCDE có: G là trung điểm của đường chéo BD

G là trung điểm đường chéo CE

Suy ra tứ giác BCDE là hình bình hành.

Lại có: $∆$ABC cân tại A nên AB = AC.

Mà M là trung điểm của AC, N là trung điểm AB nên BN = CM.

Xét $∆$BNC và $∆$CMB có:

Cạnh BC chung

BN = CM

 $\widehat{NBC}=\widehat{MCB}$(do tam giác ABC cân tại A)

Do đó $∆$BNC = $∆$CMB (c.g.c)

Suy ra CN = BM (hai cạnh tương ứng)

Mà $CN=\frac{3}{4}EC$  và $\text{BM}=\frac{3}{4}BD$

Do đó EC = BD.

Xét hình bình hành BCDE có hai đường chéo EC và BD bằng nhau.

Vậy tứ giác BCDE là hình chữ nhật.

Bài 2. Cho hình chữ nhật ABCD. Gọi H là chân đường vuông góc kẻ từ A đến BD. Biết HB = 2 cm, HD = 6 cm. Tính độ dài AB, AD.

Hướng dẫn giải

Ta có: BD = HB + HD = 2 + 6 = 8 (cm).

Xét tam giác giác BHA vuông tại H ta có:  BH2 + AH2 = AB2

Suy ra AH2 = AB2 – BH2

Suy ra AH2 = AB2 – 4      (1)

Xét tam giác AHD vuông tại H ta có: HD2 + AH2 = AD2

Suy ra AH2 = AD2 – HD2

Suy ra AH2 = AD2 – 3     (2)

Từ (1) và (2) suy ra AB2 – 4 = AD2 – 36       (3)

Xét tam giác ABD vuông tại A có:

AB2 + AD2 = DB2  = 82 = 64

Thay AB2 = 64 – AD2  vào (3). Giải ra ta được AD2 = 48 hay $AD=4\sqrt{3}$ .

Suy ra AB = 4 cm.

Vậy $AD=4\sqrt{3}$  cm và AB = 4 cm.

Bài 3. Tứ giác ABCD có AB ⊥ CD. Gọi E, F, G, H theo thứ tự là trung điểm của BC, BD, AD, AC. Chứng minh rằng EG = FH.

Hướng dẫn giải

Vì E là trung điểm của BC; H là trung điểm của AC .

Nên EH là đường trung bình của ΔBCD

Suy ra EF // CI

Kết hợp với AB ⊥ CD  (gt)      (4)

Kết hợp (*), (3) và (4)

Suy ra HE⊥ EF

Suy ra HEF = 90° (***)

Từ (**) và (***) ta có EFGH là hình chữ nhật.

Từ đó hai đường chéo EG = FH.

Vậy EG = FH.