Định nghĩa và quan hệ với các hình đã học

Hình chữ nhật là tứ giác có bốn góc vuông.
Nếu một tứ giác có ba góc vuông thì góc còn lại cũng bằng
$$360^\circ-3\cdot90^\circ=90^\circ,$$
nên tứ giác đó là hình chữ nhật.
Hình chữ nhật có hai cặp cạnh đối song song, vì thế nó là một hình bình hành. Hình chữ nhật cũng là một hình thang cân. Do đó, hình chữ nhật có tất cả tính chất của hình bình hành và hình thang cân.
Tính chất hai đường chéo

Hai đường chéo của hình chữ nhật:
- bằng nhau;
- cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường.
Nếu $AC$ và $BD$ cắt nhau tại $O$, thì
$$AC=BD,\qquad OA=OC,\qquad OB=OD.$$
Kết hợp hai tính chất trên còn có
$$OA=OB=OC=OD.$$
Vì thế, giao điểm hai đường chéo cách đều bốn đỉnh của hình chữ nhật.
Dấu hiệu nhận biết

Một hình bình hành là hình chữ nhật nếu:
1. có một góc vuông; hoặc
2. có hai đường chéo bằng nhau.
Với một tứ giác bất kì, chỉ biết hai đường chéo bằng nhau thì chưa đủ. Muốn dùng đường chéo để nhận biết hình chữ nhật, trước hết phải có căn cứ để kết luận tứ giác là hình bình hành, chẳng hạn hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường.
Ví dụ: nhận biết qua đường chéo
Tứ giác $MNPQ$ có hai đường chéo $MP$ và $NQ$ cắt nhau tại $I$, đồng thời
$$IM=IP,\qquad IN=IQ,\qquad MP=NQ.$$
Hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường nên $MNPQ$ là hình bình hành. Hình bình hành này có hai đường chéo bằng nhau, do đó $MNPQ$ là hình chữ nhật.
Lời giải cần đủ cả hai bước; không thể chỉ dựa vào $MP=NQ$.
Vận dụng tính chất đường chéo
Hai đường chéo của hình chữ nhật $ABCD$ cắt nhau tại $O$. Biết $AC=18$ cm. Độ dài $OB$ bằng bao nhiêu?
Không chia đường chéo thành ba phần.
Đúng. $OB$ bằng một nửa đường chéo $BD$.
Đây là độ dài cả đường chéo, không phải đoạn từ đỉnh đến giao điểm.
Không nhân đôi độ dài đường chéo.
Lời giải
Hình chữ nhật có $BD=AC=18$ cm và $O$ là trung điểm của $BD$. Vì vậy $OB=\dfrac{BD}{2}=9$ cm. Chọn B.
Nhận biết hình chữ nhật
Cho hình bình hành $ABCD$. Điều kiện nào sau đây đủ để kết luận $ABCD$ là hình chữ nhật?
Hình bình hành có hai cạnh kề bằng nhau là hình thoi.
Hình bình hành có hai đường chéo vuông góc là hình thoi.
Đúng. Đây là dấu hiệu nhận biết hình chữ nhật.
Hình bình hành có một đường chéo là phân giác của một góc là hình thoi.
Lời giải
Hình bình hành có hai đường chéo bằng nhau là hình chữ nhật, nên điều kiện $AC=BD$ là đủ. Chọn C.
Kiến thức cần nhớ
Hình chữ nhật là hình bình hành có thêm tính chất hai đường chéo bằng nhau. Muốn nhận biết, dùng một trong hai dấu hiệu:
$$\text{hình bình hành có một góc vuông};$$
$$\text{hình bình hành có hai đường chéo bằng nhau}.$$