Question

[Hoàng Minh]

cho đường tròn (O;4),dây BC=4√3,từ điểm A trên cung lớn BC kẻ AH vuông góc với BC ở H.tìm max AH+BH

Answer 1

[Roblox Player]

Để giải bài toán này, ta sẽ thực hiện các bước sau:

1. Phân tích bài toán:

• Cho đường tròn (O; 4), dây BC = \(4 \sqrt{3}\).
• A là điểm trên cung lớn BC.
• AH vuông góc với BC tại H.
• Tìm giá trị lớn nhất của AH + BH.

2. Giải bài toán:

• Bước 1: Xác định vị trí tương đối của H trên BC Gọi M là trung điểm của BC. Vì tam giác OBC cân tại O, nên OM vuông góc với BC tại M. Ta có: \(B M = M C = \frac{B C}{2} = \frac{4 \sqrt{3}}{2} = 2 \sqrt{3}\). Xét tam giác vuông OMB, ta có: \(O M = \sqrt{O B^{2} - B M^{2}} = \sqrt{4^{2} - \left(\right. 2 \sqrt{3} \left.\right)^{2}} = \sqrt{16 - 12} = \sqrt{4} = 2\) Vì AH vuông góc với BC tại H, nên H nằm trên đoạn BC.
• 
  Bước 2: Biểu diễn AH và BH theo một biến Đặt \(B H = x\). Vì H nằm trên BC, nên \(0 \leq x \leq 4 \sqrt{3}\). Khi đó, \(H C = B C - B H = 4 \sqrt{3} - x\). Ta có: \(H M = B M - B H = 2 \sqrt{3} - x\). Xét tam giác AHM vuông tại H, ta có: \(A M^{2} = A H^{2} + H M^{2}\). Ta cần tìm mối liên hệ giữa AM và các yếu tố đã biết. Gọi I là giao điểm của AO và đường tròn (O). Khi đó, AI là đường kính của đường tròn. Ta có: \(\angle A B I = \angle A C I = 9 0^{\circ}\) (góc nội tiếp chắn nửa đường tròn). Xét tứ giác ABIC, ta có: \(\angle B A C + \angle B I C = 18 0^{\circ}\). Vì \(\angle B I C = \angle B O C / 2\) (góc nội tiếp và góc ở tâm cùng chắn cung BC), ta có: \(\angle B A C = 18 0^{\circ} - \angle B O C / 2\). Áp dụng định lý hàm cosin cho tam giác BOC: \(B C^{2} = O B^{2} + O C^{2} - 2 \cdot O B \cdot O C \cdot cos ⁡ \angle B O C\) \(\left(\right. 4 \sqrt{3} \left.\right)^{2} = 4^{2} + 4^{2} - 2 \cdot 4 \cdot 4 \cdot cos ⁡ \angle B O C\) \(48 = 32 - 32 \cdot cos ⁡ \angle B O C\) \(cos ⁡ \angle B O C = \frac{32 - 48}{32} = \frac{- 16}{32} = - \frac{1}{2}\) \(\angle B O C = 12 0^{\circ}\) Vậy, \(\angle B A C = 18 0^{\circ} - 12 0^{\circ} / 2 = 18 0^{\circ} - 6 0^{\circ} = 12 0^{\circ}\). Ta có: \(A H = \sqrt{A B^{2} - B H^{2}}\). Áp dụng định lý hàm cosin cho tam giác ABH: \(A B^{2} = A H^{2} + B H^{2}\) Ta cần tìm AB.
• 
  Bước 3: Tìm AH theo x Xét tam giác ABH vuông tại H: \(A H = \sqrt{A B^{2} - B H^{2}}\) Ta có \(B H = x\). Áp dụng định lý Ptolemy cho tứ giác ABCI nội tiếp đường tròn (O): \(A I \cdot B C = A B \cdot C I + A C \cdot B I\) Vì \(B I = C I\), ta có: \(A I \cdot B C = \left(\right. A B + A C \left.\right) \cdot B I\) \(8 \cdot 4 \sqrt{3} = \left(\right. A B + A C \left.\right) \cdot B I\) \(32 \sqrt{3} = \left(\right. A B + A C \left.\right) \cdot B I\) Ta cần tìm AB và AC theo x.
• 
  Bước 4: Tìm max AH + BH

  - Ta cần tìm giá trị lớn nhất của \(A H + B H = A H + x\). Ta có \(A H = \sqrt{A B^{2} - x^{2}}\). Ta cần tìm AB theo x. Ta có: \(A H = \sqrt{A O^{2} - O H^{2}}\) (Trong tam giác AOH vuông tại H) \(O H = \sqrt{A O^{2} - A H^{2}}\) \(A H + B H = \sqrt{A O^{2} - O H^{2}} + x\) \(O H = \sqrt{R^{2} - A H^{2}}\) \(O H = \mid O M - H M \mid = \mid 2 - \left(\right. 2 \sqrt{3} - x \left.\right) \mid = \mid x - 2 \sqrt{3} + 2 \mid\) \(A H = \sqrt{16 - \left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2}}\) \(f \left(\right. x \left.\right) = A H + x = \sqrt{16 - \left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2}} + x\) Ta cần tìm max f(x).
  
  Bước 5: Tìm cực trị của f(x) Để tìm cực trị của f(x), ta đạo hàm f(x) và giải phương trình f'(x) = 0. \(f^{'} \left(\right. x \left.\right) = 1 - \frac{x - 2 \sqrt{3} + 2}{\sqrt{16 - \left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2}}} = 0\) \(\frac{x - 2 \sqrt{3} + 2}{\sqrt{16 - \left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2}}} = 1\) \(\left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2} = 16 - \left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2}\) \(2 \left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2} = 16\) \(\left(\right. x - 2 \sqrt{3} + 2 \left.\right)^{2} = 8\) \(x - 2 \sqrt{3} + 2 = \pm 2 \sqrt{2}\) \(x = 2 \sqrt{3} - 2 \pm 2 \sqrt{2}\) Ta có hai nghiệm: \(x_{1} = 2 \sqrt{3} - 2 + 2 \sqrt{2} \approx 3.69\) \(x_{2} = 2 \sqrt{3} - 2 - 2 \sqrt{2} \approx 0.17\) Thay \(x_{1}\) và \(x_{2}\) vào f(x) để tìm giá trị lớn nhất.

• - Khi \(x = x_{1} = 2 \sqrt{3} - 2 + 2 \sqrt{2}\): \(A H = \sqrt{16 - 8} = \sqrt{8} = 2 \sqrt{2}\) \(A H + B H = 2 \sqrt{2} + 2 \sqrt{3} - 2 + 2 \sqrt{2} = 4 \sqrt{2} + 2 \sqrt{3} - 2 \approx 7.37\) - Khi \(x = x_{2} = 2 \sqrt{3} - 2 - 2 \sqrt{2}\): \(A H = \sqrt{16 - 8} = \sqrt{8} = 2 \sqrt{2}\) \(A H + B H = 2 \sqrt{2} + 2 \sqrt{3} - 2 - 2 \sqrt{2} = 2 \sqrt{3} - 2 \approx 1.46\) - Vậy, giá trị lớn nhất của AH + BH là \(4 \sqrt{2} + 2 \sqrt{3} - 2\) khi \(x = 2 \sqrt{3} - 2 + 2 \sqrt{2}\).

- Kết luận: Giá trị lớn nhất của AH + BH là \(4 \sqrt{2} + 2 \sqrt{3} - 2\).