Hình thang

Hình thang là tứ giác có một cặp cạnh đối song song.
Với hình thang $ABCD$ có $AB\parallel CD$:
- $AB$ và $CD$ là hai **đáy**;
- $AD$ và $BC$ là hai **cạnh bên**;
- đoạn vuông góc nối hai đường thẳng chứa hai đáy là một **đường cao**.
Do $AB\parallel CD$, hai góc kề một cạnh bên bù nhau:
$$\widehat A+\widehat D=180^\circ,\qquad
\widehat B+\widehat C=180^\circ.$$
Hình thang cân và các tính chất

Hình thang cân là hình thang có hai góc kề một đáy bằng nhau.
Nếu hình thang $ABCD$ có $AB\parallel CD$ và $\widehat A=\widehat B$, thì $ABCD$ là hình thang cân. Khi đó:
$$\widehat A=\widehat B,\qquad \widehat C=\widehat D;$$
$$AD=BC,\qquad AC=BD.$$
Như vậy, hình thang cân có hai cạnh bên bằng nhau và hai đường chéo bằng nhau.
Dấu hiệu nhận biết và điều kiện cần chú ý

Một hình thang có hai đường chéo bằng nhau là hình thang cân:
$$AB\parallel CD,\quad AC=BD
\quad\Longrightarrow\quad
ABCD\text{ là hình thang cân.}$$
Không được đổi tính chất thành dấu hiệu một cách tùy ý. Riêng điều kiện “hình thang có hai cạnh bên bằng nhau” chưa đủ để kết luận hình thang cân: một hình bình hành có hai cạnh bên bằng nhau nhưng có thể không có hai góc kề một đáy bằng nhau.
Vì thế, khi nhận biết hình thang cân, nên dùng đúng định nghĩa hoặc dấu hiệu về hai đường chéo.
Ví dụ: tính các góc
Cho hình thang cân $ABCD$ với $AB\parallel CD$ và $\widehat A=115^\circ$.
Hai góc kề đáy $AB$ bằng nhau nên
$$\widehat B=\widehat A=115^\circ.$$
Hai góc kề cạnh bên $AD$ bù nhau nên
$$\widehat D=180^\circ-115^\circ=65^\circ.$$
Tương tự, $\widehat C=\widehat D=65^\circ$.
Vận dụng tính chất
Cho hình thang cân $ABCD$ có $AB\parallel CD$. Biết $AC=12$ cm. Độ dài $BD$ bằng bao nhiêu?
Không có tính chất đường chéo này bị chia đôi.
Đúng. Hai đường chéo của hình thang cân bằng nhau.
Không cộng thêm một nửa đường chéo.
Dữ kiện hình thang cân đã đủ để suy ra hai đường chéo bằng nhau.
Lời giải
Hai đường chéo của hình thang cân bằng nhau, nên $BD=AC=12$ cm. Chọn B.
Nhận biết hình thang cân
Cho hình thang $MNPQ$ có $MN\parallel PQ$. Điều kiện nào sau đây đủ để kết luận $MNPQ$ là hình thang cân?
Đây là hai cạnh bên; bằng nhau riêng lẻ chưa phải dấu hiệu luôn đúng.
Hai đáy bằng nhau có thể dẫn đến hình bình hành, chưa phải dấu hiệu được dùng ở đây.
Đúng. Đây là dấu hiệu nhận biết hình thang cân bằng hai đường chéo.
Hai góc kề một cạnh bên của mọi hình thang đều bù nhau.
Lời giải
Trong hình thang $MNPQ$, hai đường chéo là $MQ$ và $NP$. Hình thang có hai đường chéo bằng nhau là hình thang cân, nên điều kiện $MQ=NP$ là đủ. Chọn C.
Kiến thức cần nhớ
Hình thang cân được định nghĩa bằng hai góc kề một đáy bằng nhau. Hình thang cân có hai cạnh bên bằng nhau và hai đường chéo bằng nhau. Dấu hiệu quan trọng:
$$\text{hình thang có hai đường chéo bằng nhau}
\Longrightarrow \text{hình thang cân}.$$