高中数学竞赛教材讲义 第七章 解三角形讲义

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新人教A版高中数学全套讲义:解三角形

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正弦定理和余弦定理1.1.1正弦定理[新知初探] 1.正弦定理在一个三角形中,各边和它所对角的正弦的比相等,即asin A=bsin B=csin C.[点睛]正弦定理的特点(1)适用范围:正弦定理对任意的三角形都成立.(2)结构形式:分子为三角形的边长,分母为相应边所对角的正弦的连等式.(3)刻画规律:正弦定理刻画了三角形中边与角的一种数量关系,可以实现三角形中边角关系的互化.2.解三角形一般地,把三角形的三个角A,B,C和它们的对边a,b,c叫做三角形的元素,已知三角形的几个元素求其他元素的过程叫做解三角形.[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)正弦定理适用于任意三角形()(2)在△ABC中,等式b sin A=a sin B总能成立()(3)在△ABC中,已知a,b,A,则此三角形有唯一解()解析:(1)正确.正弦定理适用于任意三角形.(2)正确.由正弦定理知asin A=bsin B,即b sin A=a sin B.(3)错误.在△ABC中,已知a,b,A,此三角形的解有可能是无解、一解、两解的情况,具体情况由a,b,A的值来定.答案:(1)√(2)√(3)×2.在△ABC 中,下列式子与sin Aa的值相等的是( ) A.bc B.sin B sin A C.sin C cD.c sin C解析:选C 由正弦定理得,a sin A =c sin C, 所以sin A a =sin C c .3.在△ABC 中,已知A =30°,B =60°,a =10,则b 等于( ) A .5 2 B .10 3 C.1033D .5 6 解析:选B 由正弦定理得,b =a sin Bsin A=10×3212=10 3.4.在△ABC 中,A =π6,b =2,以下错误的是( )A .若a =1,则c 有一解B .若a =3,则c 有两解C .若a =45,则c 无解D .若a =3,则c 有两解解析:选D a =2 sin π6=1时,c 有一解;当a <1时,c 无解;当1<a <2时,c 有两个解;a >2时,c 有一解.故选D.已知两角及一边解三角形[典例] 在△ABC 中,已知a =8,B =60°,C =75°,求A ,b ,c . [解] A =180°-(B +C )=180°-(60°+75°)=45°, 由正弦定理b sin B =a sin A ,得b =a sin B sin A =8×sin 60°sin 45°=46,由a sin A =c sin C ,得c =a sin C sin A =8×sin 75°sin 45°=8×2+6422=4(3+1).已知三角形任意两角和一边解三角形的基本思路(1)由三角形的内角和定理求出第三个角. (2)由正弦定理公式的变形,求另外的两条边.[注意] 若已知角不是特殊角时,往往先求出其正弦值(这时应注意角的拆并,即将非特殊角转化为特殊角的和或差,如75°=45°+30°),再根据上述思路求解.[活学活用]在△ABC 中,若A =60°,B =45°,BC =32,则AC =( ) A .43 B .2 3 C. 3D.32解析:选B 由正弦定理得,BC sin A =AC sin B ,即32sin 60°=AC sin 45°,所以AC =3232×22=23,故选B.已知两边及其中一边的对角解三角形[典例] 在△ABC 中,a =3,b =2,B =45°,求A ,C ,c . [解] 由正弦定理及已知条件,有3sin A =2sin 45°,得sin A =32.∵a >b ,∴A >B =45°.∴A =60°或120°. 当A =60°时,C =180°-45°-60°=75°,c =b sin Csin B =2sin 75°sin 45°=6+22; 当A =120°时,C =180°-45°-120°=15°,c =b sin Csin B =2sin 15°sin 45°=6-22. 综上可知:A =60°,C =75°,c =6+22或A =120°,C =15°,c =6-22.已知三角形两边和其中一边的对角解三角形的方法(1)首先由正弦定理求出另一边对角的正弦值.(2)如果已知的角为大边所对的角时,由三角形中大边对大角、大角对大边的法则能判断另一边所对的角为锐角,由正弦值可求锐角唯一.(3)如果已知的角为小边所对的角时,则不能判断另一边所对的角为锐角,这时由正弦值可求两个角,要分类讨论.[活学活用]在△ABC 中,c =6,C =60°,a =2,求A ,B ,b . 解:∵a sin A =c sin C ,∴sin A =a sin C c =22. ∴A =45°或A =135°. 又∵c >a ,∴C >A .∴A =45°. ∴B =75°,b =c sin Bsin C =6·sin 75°sin 60°=3+1.三角形形状的判断 [典例] 在△ABC 中,a cos ⎝⎛⎭⎫π2-A =b cos ⎝⎛⎭⎫π2-B ,判断△ABC 的形状. 解:[法一 化角为边] ∵a cos ⎝⎛⎭⎫π2-A =b cos ⎝⎛⎭⎫π2-B , ∴a sin A =b sin B .由正弦定理可得:a ·a 2R =b ·b2R ,∴a 2=b 2,∴a =b ,∴△ABC 为等腰三角形. [法二 化边为角]∵a cos ⎝⎛⎭⎫π2-A =b cos ⎝⎛⎭⎫π2-B , ∴a sin A =b sin B.由正弦定理可得:2R sin 2A =2R sin 2B ,即sin A =sin B , ∴A =B .(A +B =π不合题意舍去) 故△ABC 为等腰三角形.利用正弦定理判断三角形的形状的两条途径(1)化角为边......将题目中的所有条件,利用正弦定理化角为边,再根据多项式的有关知识(分解因式、配方等)得到边的关系,如a =b ,a 2+b 2=c 2等,进而确定三角形的形状.利用的公式为:sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c2R. (2)化边为角......将题目中所有的条件,利用正弦定理化边为角,再根据三角函数的有关知识得到三个内角的关系,进而确定三角形的形状.利用的公式为:a =2R sin A ,b =2R sin B ,c =2R sin C .[活学活用]在△ABC 中,已知a cos A =b cos B ,试判断△ABC 的形状. 解:由正弦定理,a sin A =b sin B =c sin C=2R ,所以a cos A =b cos B 可化为sin A cos A =sin B cos B ,sin 2A =sin 2B ,又△ABC 中,A ,B ,C ∈(0,π),所以2A =2B 或2A +2B =π,即A =B 或A +B =π2,所以△ABC 的形状为等腰或直角三角形.层级一 学业水平达标1.在△ABC 中,a =5,b =3,则sin A ∶sin B 的值是( ) A.53 B.35 C.37D.57解析:选A 根据正弦定理得sin A sin B =a b =53. 2.在△ABC 中,a =b sin A ,则△ABC 一定是( ) A .锐角三角形 B .直角三角形 C .钝角三角形 D .等腰三角形解析:选B 由题意有a sin A =b =b sin B,则sin B =1, 即角B 为直角,故△ABC 是直角三角形.3.在△ABC 中,若sin A a =cos Cc ,则C 的值为( ) A .30° B .45° C .60°D .90°解析:选B 由正弦定理得,sin A a =sin C c =cos Cc, 则cos C =sin C ,即C =45°,故选B.4.△ABC 中,A =π6,B =π4,b =2,则a 等于( )A .1B .2 C. 3D .2 3解析:选A 由正弦定理得asin π6=2sin π4, ∴a =1,故选A.5.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,且a =3b sin A ,则sin B =( ) A. 3 B.33C.63D .-63解析:选B 由正弦定理得a =2R sin A ,b =2R sin B ,所以sin A =3sin B sin A ,故sin B =33. 6.下列条件判断三角形解的情况,正确的是______(填序号). ①a =8,b =16,A =30°,有两解; ②b =18,c =20,B =60°,有一解; ③a =15,b =2,A =90°,无解; ④a =40,b =30,A =120°,有一解.解析:①中a =b sin A ,有一解;②中c sin B <b <c ,有两解;③中A =90°且a >b ,有一解;④中a >b 且A =120°,有一解.综上,④正确.答案:④7.在△ABC 中,若(sin A +sin B )(sin A -sin B )=sin 2C ,则△ABC 的形状是________. 解析:由已知得sin 2A -sin 2B =sin 2C ,根据正弦定理知sin A =a 2R ,sin B =b2R ,sin C=c2R, 所以⎝⎛⎭⎫a 2R 2-⎝⎛⎭⎫b 2R 2=⎝⎛⎭⎫c 2R 2,即a 2-b 2=c 2,故b 2+c 2=a 2.所以△ABC 是直角三角形. 答案:直角三角形8.在锐角△ABC 中,BC =1,B =2A ,则ACcos A=________. 解析:由正弦定理及已知得1sin A =AC sin 2A ,∴AC cos A=2. 答案:29.已知一个三角形的两个内角分别是45°,60°,它们所夹边的长是1,求最小边长. 解:设△ABC 中,A =45°,B =60°, 则C =180°-(A +B )=75°. 因为C >B >A ,所以最小边为a . 又因为c =1,由正弦定理得, a =c sin A sin C =1×sin 45°sin 75°=3-1,所以最小边长为3-1.10.在△ABC 中,已知a =22,A =30°,B =45°,解三角形. 解:∵a sin A =b sin B =c sin C, ∴b =a sin B sin A =22sin 45°sin 30°=22×2212=4.∴C =180°-(A +B )=180°-(30°+45°)=105°, ∴c =a sin C sin A =22sin 105°sin 30°=22sin 75°12=42sin(30°+45°)=2+2 3.层级二 应试能力达标1.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,如果c =3a ,B =30°,那么角C 等于( )A .120°B .105°C .90°D .75°解析:选A ∵c =3a ,∴sin C =3sin A =3sin(180°-30°-C )=3sin(30°+C )=3⎝⎛⎭⎫32sin C +12cos C ,即sin C =-3cos C ,∴tan C =- 3.又0°<C <180°,∴C =120°.故选A.2.已知a ,b ,c 分别是△ABC 的内角A ,B ,C 的对边,若△ABC 的周长为4(2+1),且sin B +sin C =2sin A ,则a =( )A. 2 B .2 C .4D .2 2解析:选C 根据正弦定理,sin B +sin C =2sin A 可化为b +c =2a , ∵△ABC 的周长为4(2+1),∴⎩⎨⎧a +b +c =4(2+1),b +c =2a ,解得a =4.故选C.3.在△ABC 中,A =60°,a =13,则a +b +c sin A +sin B +sin C 等于( )A.833B.2393C.2633D .2 3解析:选B 由a =2R sin A ,b =2R sin B ,c =2R sin C 得a +b +c sin A +sin B +sin C=2R =asin A =13sin 60°=2393. 4.在△ABC 中,若A <B <C ,且A +C =2B ,最大边为最小边的2倍,则三个角A ∶B ∶C =( )A .1∶2∶3B .2∶3∶4C .3∶4∶5D .4∶5∶6解析:选A 由A <B <C ,且A +C =2B ,A +B +C =π,可得B =π3,又最大边为最小边的2倍,所以c =2a ,所以sin C =2sin A ,即sin ⎝⎛⎭⎫2π3-A =2sin A ⇒tan A =33,又0<A <π,所以A =π6,从而C =π2,则三个角A ∶B ∶C =1∶2∶3,故选A.5.在△ABC 中,A =60°,B =45°,a +b =12,则a =________. 解析:因为a sin A =b sin B ,所以a sin 60°=b sin 45°,所以32b =22a ,① 又因为a +b =12,② 由①②可知a =12(3-6). 答案:12(3-6)6.在△ABC 中,若A =120°,AB =5,BC =7,则sin B =_______. 解析:由正弦定理,得AB sin C =BC sin A ,即sin C =AB ·sin ABC =5sin 120°7=5314. 可知C 为锐角,∴cos C =1-sin 2C =1114. ∴sin B =sin(180°-120°-C )=sin(60°-C ) =sin 60°·cos C -cos 60°·sin C =3314. 答案:33147.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c 且a sin A =c3cos C .(1)求角C 的大小;(2)如果CA ·CB =4,求△ABC 的面积. 解:(1)由⎩⎨⎧a sin A =c sin C,asin A =c3cos C,得sin C =3cos C ,故tan C =3,又C ∈(0,π),所以 C =π3.(2)由CA ·CB =|CA ||CB |cos C =12ba =4得ab =8, 所以S △ABC =12ab sin C =12×8×32=2 3.8.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知b cos C +3b sin C -a -c =0.(1)求B ;(2)若b =3,求a +c 的取值范围.解:(1)由正弦定理知:sin B cos C +3sin B sin C -sin A -sin C =0, ∵sin A =sin (B +C )=sin B cos C +cos B sin C 代入上式得: 3sin B sin C -cos B sin C -sin C =0. ∵sin C >0,∴3sin B -cos B -1=0, 即sin ⎝⎛⎭⎫B -π6=12, ∵B ∈(0,π),∴B =π3.(2)由(1)得:2R =bsin B=2,a +c =2R (sin A +sin C ) =23sin ⎝⎛⎭⎫C +π6. ∵C ∈⎝⎛⎭⎫0,2π3,∴23sin ⎝⎛⎭⎫C +π6∈(3,23], ∴a +c 的取值范围为(3,23].1.1.2 余弦定理(1)余弦定理的内容是什么?预习课本P5~6,思考并完成以下问题[新知初探]余弦定理[点睛]余弦定理的特点(1)适用范围:余弦定理对任意的三角形都成立.(2)揭示的规律:余弦定理指的是三角形中三条边与其中一个角的余弦之间的关系,它含有四个不同的量,知道其中的三个量,就可求得第四个量.[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)余弦定理揭示了任意三角形边角之间的关系,因此,它适应于任何三角形()(2)在△ABC中,若a2>b2+c2,则△ABC一定为钝角三角形()(3)在△ABC中,已知两边和其夹角时,△ABC不唯一()解析:(1)正确.余弦定理反映了任意三角形的边角关系,它适合于任何三角形.(2)正确.当a2>b2+c2时,cos A=b2+c2-a22bc<0.因为0<A<π,故A一定为钝角,△ABC为钝角三角形.(3)错误.当△ABC已知两边及其夹角时可利用余弦定理求得第三边长且唯一,因此△ABC唯一确定.答案:(1)√ (2)√ (3)×2.在△ABC 中,已知a =9,b =23,C =150°,则c 等于( ) A.39 B .8 3 C .10 2D .7 3解析:选D 由余弦定理得:c =92+(23)2-2×9×23×cos 150° =147 =7 3.3.在△ABC 中,已知a 2=b 2+c 2+bc ,则角A 等于( ) A .60° B .45° C .120°D .30° 解析:选C 由cos A =b 2+c 2-a 22bc =-12,∴A =120°.4.在△ABC 中,已知b 2=ac 且c =2a ,则cos B 等于( ) A.14 B.34 C.24D.23解析:选B 由b 2=ac且c =2a 得cos B =a 2+c 2-b 22ac=a 2+4a 2-2a 22a ·2a =34.故选 B.已知两边与一角解三角形[典例] (1)在△ABC 中,已知b =60 cm ,c =60 3 cm ,A =π6,则a =________cm ;(2)在△ABC 中,若AB =5,AC =5,且cos C =910,则BC =________. [解析](1)由余弦定理得: a =602+(603)2-2×60×603×cos π6=4×602-3×602=60(cm).(2)由余弦定理得:(5)2=52+BC 2-2×5×BC ×910,所以BC 2-9BC +20=0,解得BC =4或BC =5.[答案] (1)60 (2)4或5已知三角形的两边及一角解三角形的方法先利用余弦定理求出第三边,其余角的求解有两种思路:一是利用余弦定理的推论求出其余角;二是利用正弦定理(已知两边和一边的对角)求解.若用正弦定理求解,需对角的取值进行取舍,而用余弦定理就不存在这些问题(在(0,π)上,余弦值所对角的值是唯一的),故用余弦定理求解较好.[活学活用]在△ABC 中,a =23,c =6+2,B =45°,解这个三角形. 解:根据余弦定理得,b 2=a 2+c 2-2ac cos B =(23)2+(6+2)2-2×23×(6+2)×cos 45°=8, ∴b =2 2.又∵cos A =b 2+c 2-a 22bc =8+(6+2)2-(23)22×22×(6+2)=12,∴A =60°,C =180°-(A +B )=75°.已知三角形的三边解三角形[典例] 在△ABC 中,已知a =23,b =6,c =3+3,解此三角形. [解] 法一:由余弦定理的推论得cos A =b 2+c 2-a 22bc =(6)2+(3+3)2-(23)22×6×(3+3)=22,∴A =45°.同理可求B =30°,故C =180°-A -B =180°-45°-30°=105°. 法二:由余弦定理的推论得cos A =b 2+c 2-a 22bc =(6)2+(3+3)2-(23)22×6×(3+3)=22,∴A =45°.由正弦定理a sin A =b sin B 知23sin 45°=6sin B ,得sin B =6·sin 45°23=12. 由a >b 知A >B ,∴B =30°.故C =180°-A -B =180°-45°-30°=105°.(1)已知三边求角的基本思路是:利用余弦定理的推论求出相应角的余弦值,值为正,角为锐角;值为负,角为钝角,其思路清晰,结果唯一.(2)若已知三角形的三边的关系或比例关系,常根据边的关系直接代入化简或利用比例性质,转化为已知三边求解.[活学活用]已知a ,b ,c 是△ABC 三边之长,若满足等式(a +b -c )·(a +b +c )=ab ,则C 的大小为( )A .60°B .90°C .120°D .150°解析:选C ∵(a +b -c )(a +b +c )=ab , ∴c 2=a 2+b 2+ab ,由余弦定理可得,cos C =a 2+b 2-c 22ab=a 2+b 2-(a 2+b 2+ab )2ab =-ab 2ab =-12,∵0°<C <180°,∴C =120°,故选C.利用余弦定理判断三角形形状 [典例] 在△ABC 中,若b 2sin 2C +c 2sin 2B =2bc cos B cos C ,试判断△ABC 的形状. 解:[法一 化角为边] 将已知等式变形为b 2(1-cos 2C )+c 2(1-cos 2B )=2bc cos B cos C . 由余弦定理并整理,得 b 2+c 2-b 2⎝⎛⎭⎫a 2+b 2-c 22ab 2-c 2⎝⎛⎭⎫a 2+c 2-b 22ac 2 =2bc ×a 2+c 2-b 22ac ×a 2+b 2-c 22ab ,∴b 2+c 2=[(a 2+b 2-c 2)+(a 2+c 2-b 2)]24a 2=4a 44a2=a 2. ∴A =90°.∴△ABC 是直角三角形. [法二 化边为角]由正弦定理,已知条件可化为sin 2C sin 2B +sin 2C sin 2B =2sin B sin C cos B cos C .又sin B sin C ≠0,∴sin B sin C =cos B cos C ,即cos(B +C )=0. 又∵0°<B +C <180°,∴B +C =90°,∴A =90°. ∴△ABC 是直角三角形.利用余弦定理判断三角形形状的两种途径(1)化边的关系:将条件中的角的关系,利用余弦定理化为边的关系,再变形条件判断. (2)化角的关系:将条件转化为角与角之间关系,通过三角变换得出关系进行判断. [活学活用]在△ABC 中,a cos A +b cos B =c cos C ,试判断△ABC 的形状.解:由余弦定理知cos A =b 2+c 2-a 22bc ,cos B =c 2+a 2-b 22ca ,cos C =a 2+b 2-c 22ab ,代入已知条件得a ·b 2+c 2-a 22bc +b ·c 2+a 2-b 22ca +c ·c 2-a 2-b 22ab=0,通分得a 2(b 2+c 2-a 2)+b 2(a 2+c 2-b 2)+c 2(c 2-a 2-b 2)=0, 展开整理得(a 2-b 2)2=c 4.∴a 2-b 2=±c 2,即a 2=b 2+c 2或b 2=a 2+c 2. 根据勾股定理知△ABC 是直角三角形.正、余弦定理的综合应用题点一:利用正、余弦定理解三角形1.△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,a sin A +c sin C -2a sin C =b sinB.(1)求角B 的大小;(2)若A =75°,b =2,求a ,c . 解:(1)由正弦定理得a 2+c 2-2ac =b 2. 由余弦定理得b 2=a 2+c 2-2ac cos B. 故cos B =22,因此B =45°. (2)sin A =sin (30°+45°)=sin 30°cos 45°+cos 30°sin 45°=2+64. 故由正弦定理得a =b ·sin Asin B=1+ 3.由已知得,C =180°-45°-75°=60°, c =b ·sin Csin B =2×sin 60°sin 45°= 6.题点二:利用正、余弦定理证明三角形中的恒等式 2.在△ABC 中,求证a 2sin 2B +b 2sin 2A =2ab sin C . 证明:法一:(化为角的关系式)a 2sin 2B +b 2sin 2A =(2R ·sin A )2·2sin B ·cos B +(2R ·sin B )2·2sin A ·cos A =8R 2sin A ·sin B (sin A ·cos B +cos A sin B )=8R 2sin A sin B sin C =2·2R sin A ·2R sin B ·sin C =2ab sin C .∴原式得证.法二:(化为边的关系式)左边=a 2·2sin B cos B +b 2·2sin A cos A =a 2·2b 2R ·a 2+c 2-b 22ac +b 2·2a 2R ·b 2+c 2-a 22bc =ab 2Rc(a 2+c 2-b 2+b 2+c 2-a 2)=ab 2Rc ·2c 2=2ab ·c2R=2ab sin C =右边, ∴原式得证.题点三:正、余弦定理与三角函数、平面向量的交汇应用3.已知△ABC 的周长为4(2+1),角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,且有sin B +sin C =2sin A .(1)求边长a 的值;(2)若△ABC 的面积为S =3sin A ,求AB ·AC 的值. 解:(1)由正弦定理,得b +c =2a .① 又a +b +c =4(2+1),② 联立①②,解得a =4. (2)∵S △ABC =3sin A , ∴12bc sin A =3sin A ,即bc =6. 又∵b +c =2a =42, ∴由余弦定理得cos A =b 2+c 2-a 22bc =(b +c )2-2bc -a 22bc =13.∴AB ·AC =bc cos A =2.正、余弦定理是解决三角形问题的两个重要工具,这类题目往往结合基本的三角恒等变换,同时注意三角形中的一些重要性质,如内角和为180°、大边对大角等.层级一 学业水平达标1.在△ABC 中,已知(a +b +c )(b +c -a )=3bc ,则角A 等于( ) A .30° B .60° C .120°D .150°解析:选B ∵(b +c )2-a 2=b 2+c 2+2bc -a 2=3bc , ∴b 2+c 2-a 2=bc ,∴cos A =b 2+c 2-a 22bc =12,∴A =60°.2.在△ABC 中,若a =8,b =7,cos C =1314,则最大角的余弦值是( ) A .-15 B .-16 C .-17 D .-18解析:选C 由余弦定理,得c 2=a 2+b 2-2ab cos C =82+72-2×8×7×1314=9,所以c =3,故a 最大, 所以最大角的余弦值为cos A =b 2+c 2-a 22bc =72+32-822×7×3=-17.3.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若c 2-a 2-b 22ab >0,则△ABC ( )A .一定是锐角三角形B .一定是直角三角形C .一定是钝角三角形D .是锐角或直角三角形 解析:选C 由c 2-a 2-b 22ab>0得-cos C >0,所以cos C <0,从而C 为钝角,因此△ABC 一定是钝角三角形.4.若△ABC 的内角A ,B ,C 所对的边a ,b ,c 满足(a +b )2-c 2=4,且C =60°,则ab 的值为( )A.43 B .8-4 3 C .1D.23解析:选A 由(a +b )2-c 2=4,得a 2+b 2-c 2+2ab =4,由余弦定理得a 2+b 2-c 2=2ab cos C =2ab cos 60°=ab ,则ab +2ab =4,∴ab =43.5.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若(a 2+c 2-b 2)tan B =3ac ,则角B 的值为( )A.π6B.π3或2π3C.π3D.π6或5π6解析:选B 因为(a 2+c 2-b 2)tan B =3ac , 所以2ac cos B tan B =3ac ,即sin B =32, 所以B =π3或B =2π3,故选 B.6.已知a ,b ,c 为△ABC 的三边,B =120°,则a 2+c 2+ac -b 2=________. 解析:∵b 2=a 2+c 2-2ac cos B =a 2+c 2-2ac cos 120° =a 2+c 2+ac , ∴a 2+c 2+ac -b 2=0. 答案:07.在△ABC 中,若b =1,c =3,C =2π3,则a =________. 解析:∵c 2=a 2+b 2-2ab cos C , ∴(3)2=a 2+12-2a ×1×cos2π3, ∴a 2+a -2=0,即(a +2)(a -1)=0, ∴a =1,或a =-2(舍去).∴a =1. 答案:18.在△ABC 中,若a =2,b +c =7,cos B =-14,则b =________.解析:因为b +c =7,所以c =7-b . 由余弦定理得:b 2=a 2+c 2-2ac cos B , 即b 2=4+(7-b )2-2×2×(7-b )×⎝⎛⎭⎫-14, 解得b =4. 答案:49.在△ABC 中,A +C =2B ,a +c =8,ac =15,求b . 解:在△ABC 中,∵A +C =2B ,A +B +C =180°, ∴B =60°. 由余弦定理,得b 2=a 2+c 2-2ac cos B =(a +c )2-2ac -2ac cos B=82-2×15-2×15×12=19.∴b =19.10.在△ABC 中,已知a =7,b =3,c =5,求最大角和sin C . 解:∵a >c >b ,∴A 为最大角. 由余弦定理的推论,得cos A =b 2+c 2-a 22bc =32+52-722×3×5=-12.又∵0°<A <180°, ∴A =120°, ∴sin A =sin 120°=32. 由正弦定理,得sin C =c sin Aa =5×327=5314. ∴最大角A 为120°,sin C =5314. 层级二 应试能力达标1.在△ABC 中,有下列关系式:①a sin B =b sin A ;②a =b cos C +c cos B ;③a 2+b 2-c 2=2ab cos C ;④b =c sin A +a sin C . 一定成立的有( ) A .1个 B .2个 C .3个D .4个解析:选C 对于①③,由正弦、余弦定理,知一定成立.对于②,由正弦定理及sin A =sin(B +C )=sin B cos C +sin C cos B ,知显然成立.对于④,利用正弦定理,变形得sin B =sin C sin A +sin A sin C =2sin A sin C ,又sin B =sin(A +C )=cos C sin A +cos A sin C ,与上式不一定相等,所以④不一定成立.故选C.2.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若C =120°,c =2a ,则a ,b 的大小关系为( )A .a >bB .a <bC .a =bD .不能确定解析:选A 在△ABC 中,c 2=a 2+b 2-2ab cos 120°=a 2+b 2+ab .∵c =2a ,∴2a 2=a 2+b 2+ab ,∴a 2-b 2=ab >0,∴a 2>b 2,∴a >b .3.在△ABC 中,cos 2B 2=a +c 2c ,则△ABC 是( )A .正三角形B .直角三角形C .等腰三角形或直角三角形D .等腰直角三角形解析:选B ∵cos 2B 2=a +c2c ,∴cos B +12=a +c 2c ,∴cos B =ac ,∴a 2+c 2-b 22ac =a c ,∴a 2+c 2-b 2=2a 2,即a 2+b 2=c 2,∴△ABC 为直角三角形.4.在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若b 2+c 2+bc -a 2=0,则a sin (30°-C )b -c =( )A.12B.32C .-12D .-32解析:选A 由余弦定理得cos A =b 2+c 2-a 22bc ,又b 2+c 2+bc -a 2=0,则cos A =-12,又0°<A <180°,则A =120°,有B =60°-C ,所以a sin (30°-C )b -c =sin A sin (30°-C )sin (60°-C )-sin C=34cos C -34 sin C 32cos C -32sin C =12.故选A. 5.在△ABC 中,AB =2,AC =6,BC =1+3,AD 为边BC 上的高,则AD 的长是________.解析:∵cos C =BC 2+AC 2-AB 22BC ·AC =22,∴sin C =22,∴AD =AC sin C = 3. 答案: 36.在△ABC 中,A =120°,AB =5,BC =7,则sin Bsin C 的值为________.解析:由余弦定理可得49=AC 2+25-2×5×AC ×cos 120°,整理得: AC 2+5·AC -24=0,解得AC =3或AC =-8(舍去), 再由正弦定理可得sin B sin C =AC AB =35.答案:357.在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知cos A -2cos C cos B=2c -ab .(1)求sin Csin A的值; (2)若cos B =14,△ABC 的周长为5,求b 的长.解:(1)由正弦定理可设a sin A =b sin B =csin C =k ,则2c -a b =2k sin C -k sin A k sin B =2sin C -sin A sin B ,所以cos A -2cos C cos B =2sin C -sin Asin B,即(cos A -2cos C )sin B =(2sin C -sin A )cos B , 化简可得sin(A +B )=2sin(B +C ). 又A +B +C =π,所以sin C =2sin A , 因此sin Csin A =2.(2)由sin Csin A=2,得c =2a . 由余弦定理及cos B =14,得b 2=a 2+c 2-2ac cos B =a 2+4a 2-4a 2×14=4a 2,所以b =2a .又a +b +c =5,所以a =1,因此b =2.8.如图,D 是直角三角形△ABC 斜边BC 上一点,AC =3DC . (1)若∠DAC =30°,求B ;(2)若BD =2DC ,且AD =22,求DC . 解:(1)在△ADC 中,根据正弦定理, 有AC sin ∠ADC =DCsin ∠DAC,∵AC =3DC ,所以sin ∠ADC =3sin ∠DAC =32, 又∠ADC =∠B +∠BAD =∠B +60°>60°, ∴∠ADC =120°,∴∠C =180°-120°-30°=30°,∴∠B =60°. (2)设DC =x ,则BD =2x ,BC =3x ,AC =3x ,∴sin B=ACBC =33,cos B=63,AB=6x,在△ABD中,AD2=AB2+BD2-2AB·BD·cos B,即(22)2=6x2+4x2-2×6x×2x×63=2x2,得x=2.故DC=2.应用举例第一课时解三角形的实际应用举例[新知初探]实际测量中的有关名称、术语名称定义图示仰角在同一铅垂平面内,视线在水平线上方时l与水平线的夹角俯角在同一铅垂平面内,视线在水平线l下方时与水平线的夹角方向角从指定方向线到目标方向线的水平角(指定方向线是指正北或正南或正东或正西,方向角小于90°)错误!方位角从正北的方向线按顺时针到目标方向线所转过的水平角[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)已知三角形的三个角,能够求其三条边()(2)两个不可到达的点之间的距离无法求得()(3)方位角和方向角是一样的()解析:(1)错误,要解三角形,至少知道这个三角形的一条边长.(2)错误,两个不可到达的点之间的距离我们可以借助第三个点和第四个点量出角度、距离求得.(3)错误.方位角是指从正北方向顺时针转到目标方向线的水平角,而方向角是以观测者的位置为中心,将正北或正南方向作起始方向旋转到目标的方向线所成的角(一般指锐角).答案:(1)×(2)×(3)×2.若点A在点C的北偏东30°,点B在点C的南偏东60°,且AC=BC,则点A在点B的()A.北偏东15°B.北偏西15°C.北偏东10°D.北偏西10°解析:选B如图所示,∠ACB=90°,又AC=BC,∴∠CBA=45°,而β=30°,∴α=90°-45°-30°=15°.∴点A在点B的北偏西15°.故选B.3.从A处望B处的仰角为α,从B处望A处的俯角为β,则α,β的关系为() A.α>βB.α=βC.α+β=90°D.α+β=180°解析:选B根据题意和仰角、俯角的概念画出草图,如图.知α=β,故应选B.4.已知船A在灯塔C北偏东85°且到C的距离为1 km,船B在灯塔C西偏北25°且到C的距离为 3 km,则A,B两船的距离为________km.解析:由题意得∠ACB=(90°-25°)+85°=150°,又AC=1,BC=3,由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BC cos 150°=7,∴AB=7.答案:7测量高度问题[典例]如图,测量河对岸的塔高AB时,可以选与塔底B在同一水平面内的两点C与D.现测得∠BCD=α,∠BDC=β,CD=s,并在点C测得塔顶A的仰角为θ,求塔高AB.[解] 在△BCD 中, ∠CBD =π-(α+β).由正弦定理得BC sin ∠BDC =CDsin ∠CBD .∴BC =CD sin ∠BDC sin ∠CBD =s ·sin βsin (α+β).在Rt △ABC 中,AB =BC tan ∠ACB =s ·sin βtan θsin (α+β).测量高度问题的解题策略(1)“空间”向“平面”的转化:测量高度问题往往是空间中的问题,因此先要选好所求线段所在的平面,将空间问题转化为平面问题.(2)“解直角三角形”与“解斜三角形”结合,全面分析所有三角形,仔细规划解题思路.[活学活用]1.一个大型喷水池的中央有一个强力喷水柱,为了测量喷水柱喷出的水柱的高度,某人在喷水柱正西方向的A 处测得水柱顶端的仰角为45°,沿A 向北偏东30°方向前进100 m 到达B 处,在B 处测得水柱顶端的仰角为30°,则水柱的高度是( )A .50 mB .100 mC .120 mD .150 m 解析:选A 如图,设水柱高度是h m ,水柱底端为C ,则在△ABC 中,A =60°,AC =h ,AB =100,BC =3h ,根据余弦定理得,(3h )2=h 2+1002-2×h ×100×cos 60°,即h 2+50h -5 000=0,解得h =50或h =-100(舍去),故水柱的高度是50 m.2.如图所示,在山底A 处测得山顶B 的仰角∠CAB =45°,沿倾斜角为30°的山坡向山顶走1 000 m 到达S 点,又测得山顶仰角∠DSB =75°,则山高BC 为________m.解析:因为∠SAB =45°-30°=15°,∠SBA =∠ABC -∠SBC =45°-(90°-75°)=30°, 所以∠ASB =180°-∠SAB -∠SBA =135°.在△ABS 中,AB =AS ·sin 135°sin 30°=1 000×2212=1 0002,所以BC=AB·sin 45°=1 0002×22=1 000(m).答案:1 000测量角度问题[典例]如图所示,A,B是海面上位于东西方向相距5(3+3) n mile的两个观测点.现位于A点北偏东45°方向、B点北偏西60°方向的D点有一艘轮船发出求救信号,位于B点南偏西60°且与B点相距20 3 n mile的C点的救援船立即前往营救,其航行速度为30 n mile/h,则该救援船到达D点需要多长时间?[解]由题意,知AB=5(3+3) n mile,∠DBA=90°-60°=30°,∠DAB=90°-45°=45°,∴∠ADB=180°-(45°+30°)=105°.在△DAB中,由正弦定理得BDsin∠DAB=ABsin∠ADB,即BD=AB sin∠DABsin∠ADB=5(3+3)sin 45°sin 105°=5(3+3)sin 45°sin 45°cos 60°+cos 45°sin 60°=10 3 n mile.又∠DBC=∠DBA+∠ABC=60°,BC=20 3 n mile,∴在△DBC中,由余弦定理,得CD=BD2+BC2-2BD·BC cos∠DBC=300+1 200-2×103×203×1 2=30 n mile,则救援船到达D点需要的时间为3030=1 h.测量角度问题主要是指在海上或空中测量角度的问题,如确定目标的方位,观察某一建筑物的视角等.解决它们的关键是根据题意和图形及有关概念,确定所求的角在哪个三角形中,该三角形中已知哪些量,需要求哪些量.通常是根据题意,从实际问题中抽象出一个或几个三角形,然后通过解这些三角形,得到所求的量,从而得到实际问题的解.[活学活用]在海岸A处,发现北偏东45°方向,距离A处(3-1)n mile的B处有一艘走私船,在A处北偏西75°的方向,距离A 2 n mile的C处的缉私船奉命以10 3 n mile的速度追截走私船.此时,走私船正以10 n mile/h的速度从B处向北偏东30°方向逃窜,问缉私船沿什么方向能最快追上走私船?解:设缉私船用t h在D处追上走私船,画出示意图,则有CD=103t,BD=10t,在△ABC中,∵AB=3-1,AC=2,∠BAC=120°,∴由余弦定理,得BC2=AB2+AC2-2AB·AC·cos∠BAC=(3-1)2+22-2·(3-1)·2·cos 120°=6,∴BC=6,且sin∠ABC=ACBC·sin∠BAC=26·32=22,∴∠ABC=45°,BC与正北方向成90°角.∵∠CBD=90°+30°=120°,在△BCD中,由正弦定理,得sin∠BCD=BD·sin∠CBDCD=10t sin 120°103t=12,∴∠BCD=30°.即缉私船沿北偏东60°方向能最快追上走私船.测量距离问题题点一:两点间不可通又不可视1.如图所示,要测量一水塘两侧A,B两点间的距离,其方法先选定适当的位置C,用经纬仪测出角α,再分别测出AC,BC的长b,a,则可求出A,B两点间的距离.即AB=a2+b2-2ab cos α.若测得CA=400 m,CB=600 m,∠ACB=60°,试计算AB的长.解:在△ABC中,由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BC cos∠ACB,∴AB2=4002+6002-2×400×600cos 60°=280 000.∴AB=2007 (m).即A,B两点间的距离为2007 m.题点二:两点间可视但有一点不可到达2.如图所示,A ,B 两点在一条河的两岸,测量者在A 的同侧,且B 点不可到达,要测出A ,B 的距离,其方法在A 所在的岸边选定一点C ,可以测出A ,C 的距离m ,再借助仪器,测出∠ACB =α,∠CAB =β,在△ABC 中,运用正弦定理就可以求出AB .若测出AC =60 m ,∠BAC =75°,∠BCA =45°,则A ,B 两点间的距离为________ m.解析:∠ABC =180°-75°-45°=60°, 所以由正弦定理得,AB sin C =ACsin B,∴AB =AC ·sin C sin B =60×sin 45°sin 60°=206(m).即A ,B 两点间的距离为20 6 m. 答案:20 6题点三:两点都不可到达3.如图,A ,B 两点在河的同侧,且A ,B 两点均不可到达,测出A ,B 的距离,测量者可以在河岸边选定两点C ,D ,测得CD =a ,同时在C ,D 两点分别测得∠BCA =α,∠ACD =β,∠CDB =γ,∠BDA=δ.在△ADC 和△BDC 中,由正弦定理分别计算出AC 和BC ,再在△ABC 中,应用余弦定理计算出AB .若测得CD =32km ,∠ADB =∠CDB =30°,∠ACD =60°,∠ACB =45°,求A ,B 两点间的距离.解:∵∠ADC =∠ADB +∠CDB =60°,∠ACD =60°, ∴∠DAC =60°, ∴AC =DC =32. 在△BCD 中,∠DBC =45°,由正弦定理,得BC =DCsin ∠DBC ·sin ∠BDC =32sin 45°·sin30°=64. 在△ABC 中,由余弦定理,得 AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC cos 45° =34+38-2×32×64×22=38. ∴AB =64(km).∴A ,B 两点间的距离为64km.当A ,B 两点之间的距离不能直接测量时,求AB 的距离分为以下三类:(1)两点间不可通又不可视(如图①):可取某点C ,使得A ,B 与C 之间的距离可直接测量,测出AC =b ,BC =a 以及∠ACB =γ,利用余弦定理得:AB =a 2+b 2-2ab cos γ.(2)两点间可视但不可到达(如图②):可选取与B 同侧的点C ,测出BC =a 以及∠ABC 和∠ACB ,先使用内角和定理求出∠BAC ,再利用正弦定理求出AB .(3)两点都不可到达(如图③):在河边测量对岸两个建筑物之间的距离,可先在一侧选取两点C ,D ,测出CD =m ,∠ACB ,∠BCD ,∠ADC ,∠ADB ,再在△BCD 中求出BC ,在△ADC 中求出AC ,最后在△ABC 中,由余弦定理求出AB .层级一 学业水平达标1.学校体育馆的人字屋架为等腰三角形,如图,测得AC 的长度为4 m ,∠A =30°,则其跨度AB 的长为( )A .12 mB .8 mC .3 3 mD .4 3 m解析:选D 由题意知,∠A =∠B =30°, 所以∠C =180°-30°-30°=120°, 由正弦定理得,AB sin C =ACsin B, 即AB =AC ·sin C sin B =4·sin 120°sin 30°=4 3.2.一艘船自西向东匀速航行,上午10时到达一座灯塔P 的南偏西75°距塔68 n mile 的M 处,下午2时到达这座灯塔的东南方向的N 处,则这只船的航行速度为( )A.1762 n mile/hB .34 6 n mile/h C.1722n mile/hD .34 2 n mile/h解析:选A 如图所示,在△PMN 中,PM sin 45°=MNsin 120°,∴MN =68×32=346,∴v =MN 4=1762 n mile/h.3.如图,D ,C ,B 三点在地面同一直线上,DC =a ,从C ,D 两点测得A 点仰角分别是β,α(α<β),则A 点离地面的高度AB 等于( )A.a sin α·sin βsin (β-α) B.a sin α·sin βcos (α-β) C.a sin α·cos βsin (β-α) D.a cos α·sin βcos (α-β)解析:选A 设AB =x ,则在Rt △ABC 中,CB =x tan β,所以BD =a +x tan β,又因为在Rt △ABD 中,BD =x tan α,所以BD =a +x tan β=x tan α,从中求得x =a1tan α-1tan β=a tan αtan βtan β-tan α=a sin αsin βsin βcos α-sin αcos β=a sin αsin βsin (β-α),故选A.4.设甲、乙两幢楼相距20 m ,从乙楼底望甲楼顶的仰角为60°,从甲楼顶望乙楼顶的俯角为30°,则甲、乙两幢楼的高分别是( )A .20 3 m ,4033m B .10 3 m,20 3 m C .10(3-2)m,20 3 mD.1532 m ,2033m解析:选A 由题意,知h 甲=20tan 60°=203(m), h 乙=20tan 60°-20tan 30°=4033(m). 5.甲船在岛B 的正南A 处,AB =10 km ,甲船以4 km/h 的速度向正北航行,同时乙船自岛B 出发以6 km/h 的速度向北偏东60°的方向驶去,当甲、乙两船相距最近时,它们的航行时间是( )A.1507 min B.157 hC .21.5 minD .2.15 h解析:选A 由题意可作出如图所示的示意图,设两船航行t 小时后,甲船位于C 点,乙船位于D 点,如图.则BC =10-4t ,BD =6t ,∠CBD =120°,此时两船间的距离最近,根据余弦定理得CD 2=BC 2+BD 2-2BC ·BD cos ∠CBD =(10-4t )2+36t 2+6t (10-4t )=28t 2-20t +100,所以当t =514时,CD 2取得最小值,即两船间的距离最近,所以它们的航行时间是1507min ,故选A.6.某人从A 处出发,沿北偏东60°行走3 3 km 到B 处,再沿正东方向行走2 km 到C 处,则A ,C 两地的距离为________km.解析:如图所示,由题意可知AB =33,BC =2,∠ABC =150°. 由余弦定理,得AC 2=27+4-2×33×2×cos 150°=49,AC =7. 则A ,C 两地的距离为7 km. 答案:77.坡度为45°的斜坡长为100 m ,现在要把坡度改为30°,则坡底要伸长________m. 解析:如图,BD =100,∠BDA =45°,∠BCA =30°, 设CD =x ,所以(x +DA )·tan 30°=DA ·tan 45°, 又DA =BD ·cos 45°=100×22=502, 所以x =DA ·tan 45°tan 30°-DA =502×133-50 2=50(6-2)m. 答案:50(6-2)8.一蜘蛛沿东北方向爬行x cm 捕捉到一只小虫,然后向右转105°,爬行10 cm 捕捉到另一只小虫,这时它向右转135°爬行回它的出发点,那么x =________cm.解析:如图所示,设蜘蛛原来在O 点,先爬行到A 点,再爬行到B 点,易知在△AOB 中,AB =10 cm ,∠OAB =75°,∠ABO =45°,则∠AOB =60°,由正弦定理知: x =AB ·sin ∠ABO sin ∠AOB =10×sin 45°sin 60°=1063(cm).答案:10639.如图,甲船以每小时302海里的速度向正北方向航行,乙船按固定方向匀速直线航行,当甲船位于A 1处时,乙船位于甲船的北偏西105°方向的B 1处,此时两船相距20海里,当甲船航行20分钟到达A 2处时,乙船航行到甲船的北偏西120°方向的B 2处,此时两船相距102海里,求乙船航行的速度.解:如图,连接A 1B 2,在△A 1A 2B 2中,易知∠A 1A 2B 2=60°,又易求得A 1A 2=302×13=102=A 2B 2,∴△A 1A 2B 2为正三角形, ∴A 1B 2=10 2.在△A 1B 1B 2中,易知∠B 1A 1B 2=45°, ∴(B 1B 2)2=400+200-2×20×102×22=200, ∴B 1B 2=102,∴乙船每小时航行302海里.10.如图所示,某旅游景点有一座风景秀丽的山峰,山上有一条笔直的山路BC 和一条索道AC ,小王和小李打算不坐索道,而是花2个小时的时间进行徒步攀登.已知∠ABC =120°,∠ADC =150°,BD =1 千米,AC =3 千米.假设小王和小李徒步攀登的速度为每小时1.2 千米,请问:两位登山爱好者能否在2个小时内徒步登上山峰(即从B 点出发到达C 点).解:由∠ADC =150°知∠ADB =30°,由正弦定理得1sin 30°=AD sin 120°,所以AD = 3. 在△ADC 中,由余弦定理得:AC 2=AD 2+DC 2-2AD ·DC ·cos 150°,即32=(3)2+DC 2-2·3·DC cos 150°,即DC 2+3·DC -6=0,解得DC =-3+332≈1.372 (千米),∴BC ≈2.372 (千米),由于2.372<2.4,所以两位登山爱好者能够在2个小时内徒步登上山峰.层级二 应试能力达标1.如图,从气球A 上测得其正前下方的河流两岸B ,C 的俯角分别为75°,30°,此时气球的高度AD 是60 m ,则河流的宽度BC 是( )A .240(3-1)mB .180(2-1)mC .120(3-1)mD .30(3+1)m解析:选C 由题意知,在Rt △ADC 中,∠C =30°,AD =60 m ,∴AC =120 m .在△ABC 中,∠BAC =75°-30°=45°,∠ABC =180°-45°-30°=105°,由正弦定。

高中数学竞赛教材讲义 第七章 解三角形讲义

高中数学竞赛教材讲义 第七章 解三角形讲义

第七章 解三角形一、基础知识在本章中约定用A ,B ,C 分别表示△ABC 的三个内角,a, b, c 分别表示它们所对的各边长,2cb a p ++=为半周长。

1.正弦定理:CcB b A a sin sin sin ===2R (R 为△ABC 外接圆半径)。

推论1:△ABC 的面积为S △ABC =.sin 21sin 21sin 21B ca A bc C ab ==推论2:在△ABC 中,有bcoCccoB=a 推论3:在△ABC 中,AB=θ,解a 满足)sin(sin a ba a -=θ,则a=A 正弦定理可以在外接圆中由定义证明得到,这里不再给出,下证推论。

先证推论1,由正弦函数定义,BC 边上的高为binC ,所以S △ABC =C ab sin 21;再证推论2,因为BC=π-A ,所以inBC=inA ,即inBcoCcoBinC=inA ,两边同乘以2R 得bcoCccoB=a ;再证推论3,由正弦定理B b A a sin sin =,所以)sin()sin(sin sin A a A a --=θθ,即inain θ-A=in θ-ainA ,等价于21-[co θ-Aa-co θ-A-a]= 21-[co θ-aA-co θ-a-A],等价于co θ-Aa=co θ-aA ,因为0θθπθθbc a c b A 2cos 222-+=⇔.22pq qp qc p b -++ADB ∠.ADB ∠ADC ∠∠∠π∠∠.22pq qp qc p b -++.222222a c b AD -+=412=∆ABC S 2c 2A412c 2A412c1614)(1222222=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-c b a c b 2.2cb a p ++=).)()((c p b p a p p ---βα=∠=∠QOR POQ ,π.)sin(sin sin wv u βααβ+=+O RQO PQ O PR ΔPQ R S S S S ∆∆∆+=⇔=⇔0sin 21uv ⇔2121vu w αββαsin sin )sin(+=+⇔∠∠∠∠∠∠⊥⊥⊥∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠⊥1G ⊥⊥.21AEAFAO A O MD GM ==βπαπsin )2sin(,sin )1sin(AE PA AF AP =∠-=∠-.sin sin 2sin 1sin αβ⋅∠∠=AF AE 2sin sin ,1sin sin ∠=∠=PM MD PM GM βαβαsin sin 1sin 2sin ⋅∠∠=MD GM AEAF MD GM=1G ⊥zx yz xy ⋅⋅≥8131212222+++-+=c b a P =b ac c a -+131031031sin 32≤⎪⎭⎫ ⎝⎛--γ2π3142,2,22==c b .310.21⎪⎭⎫ ⎝⎛∈2,0π21|a-b|, 从而⎪⎭⎫ ⎝⎛∈4,0πβ,所以in 2β>|co 2α·co 2β| 因为1=abc 2=a 2b 2c 22abbcca,所以a 2b 2c 24abc=1-2abbcca-2abc 又abbcca-2abc=cabab1-2c=in 2βco 2βin 2αco 2α·co 4β·co2β=41[1-co 22β1-co 22αco 4βco2β]=4141co2βco 4β-co 22αco 4β-co2β >4141co2βco 4β-in 4β-co 2β=41 所以a 2b 2c 24abc .21432-C ∠33=C ∠b ”是“inA>inB ”的__________条件 6.在△ABC 中,inAcoA>0, tanA-inA53135312tan 2=⋅C A 1,则△ABC 为__________角三角形11.三角形有一个角是600,夹这个角的两边之比是8:5,内切圆的面积是12π,求这个三角形的面积。

高中数学专题讲义:利用正(余)弦定理破解解三角形问题

高中数学专题讲义:利用正(余)弦定理破解解三角形问题

第二步:定工具,即根据条件和所求合理选择转化的工具,实施边角之间的互化.
第三步:求结果.
类型二、利用正(余)弦定理判断三角形形状
【例 3】在 中,

.
(1)求证:
是直角三角形;
(2)若点 在 边上,且
,求 .
【答案】(1)见解析;(2)
(2)设
,则
所以 在
中,



, ,

由正弦定理得,

所以 【点睛】 本题主要考查的知识点是运用正弦定理和余弦定理解三角形,注意角之间的表示,本题需要一 定的计算 【例 4】【浙江省“七彩阳光”联盟高三期初联考】在 中,角 所对的边分别为 ,已 知且 (1)判断 的形状;
A 为锐角
A 为钝角或直角
图形
bsinA<a
关系式 a<bsinA a=bsinA
a≥b
a>b
a≤b
<b
解的 个数
无解
一解
两解
一解
一解
无解
4.三角形常用的面积公式 (1)S=12a·ha(ha 表示 a 边上的高).(2)S=12absinC=12acsinB=21bcsinA=a4bRc. (3)S=12r(a+b+c)(r 为内切圆半径).
高中数学专题讲义:利用正(余)弦定理破解解三角形问题
考纲要求:
1.掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题.
2.会利用三角形的面积公式解决几何计算问题 S 1 absin C . 2
基础知识回顾:
1.sina A=sinb B=sinc C=2R,其中 R 是三角形外接圆的半径.
由正弦定理可以变形:(1) a∶b∶c=sin A∶sin B∶sin C;(2) a=2Rsin A,b=2Rsin B,

高中数学精编讲义解三角形

高中数学精编讲义解三角形

16. ABC的内角A, B, C的对边分别为a, b, c,满足∠ABC = 120◦,∠ABC的平分线交AC于点D,且BD = 1,则4a +
c的最小值是
.
选填题答题卡:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13.
. 14.
. 15.
. 16.
.
1.3 解答题
17. 在锐角
ABC中,内角A, B, C的对边分别为a, b, c,且cos2A +
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21. (2017全国3理17)在 ABC中,内角A, B, C的对边分别为a, b, c,且sinA + 3cosA = 0, a = 2 7, b = 2.
(1) 求c; (2) 设D为BC边上一点,且AD ⊥ AC,求 ABD的面积.
22. 在 ABC中,内角A, B, C的对边分别为a, b, c,且2ccosB = 2a − b. (1) 求c; (2) 当c = 3时,求a + b的取值范围.
玩转高中数学
高哥
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1 解三角形复习
1.1 选择题
1.
ABC的内角A, B, C的对边分别为a, b, c,满足 a
b +
c
+
c a+b

1,则∠A的取值范围是
(A)
0,
π 3
(B)
0,
π 6
(C)
π 3
,
π
(D)
π 6
,
π

高一数学讲义一(解三角形)

高一数学讲义一(解三角形)

解三角形一、知识结构要点:→→↓常用方法: (1)A+B+C=180° 可进行角的代换(2)R Cc B b A a 2sin sin sin === 可进行边角互换 (3)abc b a C 2cos 222-+= 可进行角转化为边 (4)A ab S sin 21=∆ 面积与边角联系。

二、例题例1、在△ABC 中,BC =a ,AC =b ,a ,b 是方程02322=+-x x 的两个根,且()1cos 2=+B A 。

求:(1)角C 的度数; (2)AB 的长度。

例2、ABC c b a B A b a ABC ∆-=-+∆则中若sin )()sin()(2222是( )A 、等腰三角形B 、直角三角形C 、等腰直角三角形D 、等腰或直角三角形。

例3、在△ABC 中 A=45°,B :C = 4:5最大边长为10,求角B 、C 外接圆半径及面积S例4、在△ABC 中以知A=30°a 、b 分别为角A 、B 对边,且a=4=33b ,解此三角形例5、已知△ABC 的三个内角成等差数列并且 tanA ·tanC=2+3⑴求A 、B 、C的变数,⑵若AB 边上的高CD=34 求三边a 、b 、c 的长。

三、基础练习:1、△ABC 中,∠A 、∠B 的对边分别为a 、b ,5,4a b ==,且∠A=60°,那么满足条件的△ABC ( )A .有一个解B .有两个解C .无解D .不能确定2、在△ABC 中,有sinB=2cosCsinA ,则此三角形是( )(A )等边三角形 (B )等腰三角形 (C )等腰直角三角形 (D )直角三角形3、△ABC 中,已知sin 2C -sin 2A -sin 2B =sinAsinB ,则角C 等于4、△ABC 中,若tanAtanB>1,则△ABC 是5、△ABC 中,若sinC =BA B A cos cos sin sin ++,则△ABC 为 . 6、在直角三角形、ABC 中,,,c r S 分别表示它的斜边、内切圆半径和面积,则cr S的最小值是 . 7、在△ABC 中,三边a, b, c 成等差数列,求证:B ≤6︒08、已知圆内接四边形ABCD 的边长分别为AB =2,BC =6,CD =DA =4,求四边形ABCD 的面积.9、已知△ABC 的三个内角A,B,C 满足A +C =2B,2C A 求cos ,cosB 2cosC 1cosA 1--=+的值.10、在某海滨城市附近海面有一台风,据监测,当前台风中心位于城市O (如图)的东偏南)102(cos =θθ方向300km 的海面P 处,并以20km/h 的速度向西偏北45°方向移动,台风侵袭的范围为圆形区域,当前半径为60km ,并以10km/h 的速度不断增大,问几小时后该城市开始受到台风的侵袭?受到台风的侵袭的时间有多少小时? OPθ45°东西北东。

2024高中数学解三角形ppt课件

2024高中数学解三角形ppt课件

目录•三角形基本概念与性质•正弦定理及其应用•余弦定理及其应用•三角形面积公式及其应用•解三角形综合应用举例三角形基本概念与性质三角形的分类按边可分为不等边三角形、等腰三角形;按角可分为锐角三角形、直角三角形、钝角三角形。

三角形的定义由不在同一直线上的三条线段首尾顺次连接所组成的封闭图形。

三角形的定义与分类三角形内角和定理01三角形内角和定理三角形的三个内角之和等于180°。

02证明方法通过平行线的性质或者撕拼法等方法进行证明。

三角形外角性质三角形外角的定义三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和。

三角形外角的性质三角形的外角大于任何一个与它不相邻的内角。

三角形边与角关系01正弦定理在任意三角形中,各边和它所对角的正弦值的比相等且等于外接圆的直径。

02余弦定理在任意三角形中,任何一边的平方等于其他两边平方的和减去这两边与它们夹角的余弦的积的两倍。

03三角形的面积公式S=1/2absinC,其中a、b为两边长,C为两边夹角。

正弦定理及其应用正弦定理的推导与证明推导过程通过三角形的外接圆和正弦函数的定义,推导出正弦定理的表达式。

证明方法利用三角形的面积公式和正弦函数的性质,证明正弦定理的正确性。

利用正弦定理求解三角形已知两边及夹角求第三边通过正弦定理计算出已知两边夹角对应的第三边的长度。

已知两角及夹边求其他元素利用正弦定理和三角形内角和定理,求出三角形的其他元素。

解决三角形中的角度问题通过正弦定理计算出三角形中的未知角度。

解决三角形中的边长问题利用正弦定理求出三角形中的未知边长。

解决力学问题在力学中,正弦定理可用于解决涉及三角形的问题,如力的合成与分解等。

解决光学问题在光学中,正弦定理可用于解决涉及光的反射和折射等问题。

余弦定理及其应用余弦定理的推导与证明向量法推导余弦定理通过向量的数量积和模长关系,推导余弦定理的表达式。

几何法证明余弦定理利用三角形的面积公式和正弦定理,结合相似三角形的性质,证明余弦定理。

解三角形完整讲义

解三角形完整讲义

正余弦定理知识要点:1、正弦定理:或变形:2、余弦定理:或3、解斜三角形的常规思维方法是:(1 )已知两角和一边(如A、B C),由A+B+C = n求C,由正弦定理求a、b;(2)已知两边和夹角(如a、b、c),应用余弦定理求c边;再应用正弦定理先求较短边所对的角,然后利用A+B+C = n求另一角;(3)已知两边和其中一边的对角(如a、b、A),应用正弦定理求B,由A+B+C = n求C, 再由正弦定理或余弦定理求c边,要注意解可能有多种情况;(4)已知三边a、b、c,应余弦定理求A、B,再由A+B+C = n求角C。

4、判定三角形形状时,可利用正余弦定理实现边角转化,统一成边的形式或角的形式•5、解三角形问题可能出现一解、两解或无解的情况,这时应结合三角形中大边对大角定理及几何作图来帮助理解”。

6、已知三角形两边a,b,这两边夹角C,则S = 1/2 * absinC7、三角学中的射影定理:在△ ABC中,,… &两内角与其正弦值:在△ ABC中,,…【例题】在锐角三角形ABC中,有(B )A. cosA>sinB 且cosB>sinAB. cosA<sinB且cosB<sinAC. cosA>sinB 且cosB<sinAD. cosA<sinB且cosB>sinA9、三角形内切圆的半径:,特别地,正弦定理专题:公式的直接应用1、已知中,,,,那么角等于()A. B. C. D.2、在厶AB(中, a=, b =, B= 45°贝U A 等于(C )A. 30 °B. 60 °C. 60 或120 ° D 30 或1503、的内角的对边分别为,若,则等于()A. B. 2 C. D.4、已知△ AB(中,,,则a等于(B )A. B. C. D.5、在△ AB(中, = 10 , B=60° ,C=4则等于(B )A. B. C. D.6、已知的内角,,所对的边分别为,,,若,,则等于.()7、△ AB(中,,,,则最短边的边长等于(A )A . B. C . D .& △ AB(中,,的平分线把三角形面积分成两部分,则( C )A .B .C .D .9、在△ AB(中,证明:。

(完整word)高中数学竞赛讲义(7)解三角形

(完整word)高中数学竞赛讲义(7)解三角形

高中数学竞赛讲义(七)──解三角形一、基础知识在本章中约定用A,B,C分别表示△ABC的三个内角,a, b, c分别表示它们所对的各边长,为半周长。

1.正弦定理:=2R(R为△ABC外接圆半径)。

推论1:△ABC的面积为S△ABC=推论2:在△ABC中,有bcosC+ccosB=a.推论3:在△ABC中,A+B=,解a满足,则a=A.正弦定理可以在外接圆中由定义证明得到,这里不再给出,下证推论。

先证推论1,由正弦函数定义,BC边上的高为bsinC,所以S△ABC=;再证推论2,因为B+C=-A,所以sin(B+C)=sinA,即sinBcosC+cosBsinC=sinA,两边同乘以2R得bcosC+ccosB=a;再证推论3,由正弦定理,所以,即sinasin(-A)=sin(-a)sinA,等价于[cos(-A+a)-cos(-A-a)]= [cos(-a+A)-cos(-a-A)],等价于cos(-A+a)=cos(-a+A),因为0<-A+a,-a+A<. 所以只有-A+a=-a+A,所以a=A,得证。

2.余弦定理:a2=b2+c2-2bccosA,下面用余弦定理证明几个常用的结论。

(1)斯特瓦特定理:在△ABC中,D是BC边上任意一点,BD=p,DC=q,则AD2=(1)【证明】因为c2=AB2=AD2+BD2-2AD·BDcos,所以c2=AD2+p2-2AD·pcos①同理b2=AD2+q2-2AD·qcos,②因为ADB+ADC=,所以cos ADB+cos ADC=0,所以q×①+p×②得qc2+pb2=(p+q)AD2+pq(p+q),即AD2=注:在(1)式中,若p=q,则为中线长公式(2)海伦公式:因为b2c2sin2A=b2c2(1-cos2A)= b2c2[(b+c)-a2][a2-(b-c) 2]=p(p-a)(p-b)(p-c).这里所以S△ABC=二、方法与例题1.面积法。

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解三角形第七章一、基础知识分别表示它们所对的各边长,的三个内角,a, b, cC分别表示△ABC在本章中约定用A,B,cb?a??p为半周长。

2cab??△ABC外接圆半径)。

1.正弦定理:=2R(R 为C sin B sin A sin111.BA?ca sin ab sin C?bc sin =推论1:△ABC的面积为S ABC△222bcosC+ccosB=a. 中,有2:在△ABC推论ba??a=A. 满足△ABC中,A+B=,则,解a推论3:在?)a sin(a?sin,由正1正弦定理可以在外接圆中由定义证明得到,这里不再给出,下证推论。

先证推论1?Cab sin,所,因为B+C==-A;再证推论2弦函数定义,BC边上的高为bsinC,所以S ABC△2,3得bcosC+ccosB=a;再证推论以sin(B+C)=sinA,即sinBcosC+cosBsinC=sinA,两边同乘以2R?ba)?sin a sin(a????由正弦定理-a)sinA,所以,即sinasin(,等价于-A)=sin(?)?A sinsin(A BA sinsin11????????,-a-A)][cos(,等价于-A+a)-cos(cos(-A-a)]= -a+A)[cos(-A+a)=cos(-a+A)-cos(22????? a=A-A+a=因为0<,得证。

-A+a,-a+A-a+A<,所以. 所以只有222a?bc?222?A?cos,下面用余弦定理证明几个常用+c-2bccosA2.余弦定理:a=b bc2的结论。

则DC=q,点,BD=p,是中,DBC 边上任意一(1)斯特瓦特定理:在△ABC22qbcp?2.pq?=)(1 AD q?p2222ADB? =AB,=AD·+BDBDcos-2AD【证明】因为c222.ADB?①所以c =AD+p -2AD·pcos222ADC?②,同理b =AD +q -2AD·qcos???因为ADC=ADB+,?? ADC=0所以cos,ADB+cos×①+p×②得所以q22qcb?p.?pq2222=+pq(p+q),即AD qc+pb=(p+q)AD qp?222a?2c2b??AD.,则为中线长公式p=q1)式中,若注:在(2111 2?S2*******cA)= bA=sinbc为)(2海伦公式:因 (1-cosbc ABC?4442222??1)?(b?ca2??1??2216c4b??cb?a??.p这222]=p(p-a)(p-b)(p-c). ][a-(b-c)-a[(b+c)里2).)(?)(?(ppapbp?c S所以=ABC△.二、方法与例题.面积法。

1足满三条射线所示,从O点发出的例1 (共线关系的张角公式)如图????QOR,?POQ??,β∈)(0, u, w, v,这里α,β,α+,另外OP,OQ,OR的长分别为Q,R的共线的充要条件是则P,????)sinsin(sin?.??wuv SS?S??S?0?共线P【证明】,Q,R ORQ??ΔPQR?OPROPQ111sin uv? +vwsinβα(+β)=uwsinα222????sin?sinsin()???,得证。

vwu 2.正弦定理的应用。

?????? CPA-ACBCBA=例2 如图所示,△ABC内有一点P,使得。

BPC-APB-BAC= AB。

BC=BP求证:AP··CA=CP·???;,E,则P,D,AC,PFCAB,垂足分别为D,E,【证明】过点P作PD,BCPEF???????。

F三组四点共圆,所以BPC-EDF=PCA+PDE+PBA=PDF=BAC,P,E,A,F;PD,B,00??????CPA+ACB=180APB=360CBA+BPC+可得。

BAC+由题设及0?????? BPC-ACB=60BAC=所以APB-CPA-CBA=。

00??是正三角形。

所以,所以EDF=60△,同理DEFDEF=60???ABCABC,DE=EF=DF,由正弦定理,CDsin两边同时乘以ACB=APsin△BAC=BPsin所以BC=BP·AC,得证:的外接圆直径2R,得CP·BA=AP·,求证:与DE交于P ABC的各边分别与两圆⊙O,⊙O相切,直线GF例3 如图所示,△21?BC。

PA于M,【证明】延长PA交GD AOAFGM1.????,所以只需证,ODBC因为OG BC21 AEMDAO2AEPAAPAF??,由正弦定理,????sin??2sin?1))sin(sin(??sin1AE sin?.??所以?sin2AF sin?PMMDPMGM?,?,另一方面,??2sinsin1sin?sin??sin?GM sin2??所以,?sin1MD sin?AFGM? G,,所以所以PA//O1AEMD?即PABC,得证。

a=y+z, ,则到内切圆的切线长分别为记点A,B,Cx, y, zABC.3一个常用的代换:在△中,b=z+x, c=x+y.2223abc. (a+b-c) (c+a-b)+c中,求证:例4 在△ABCa≤(b+c-a)+b a=y+z, b=z+x, c=x+y,则【证明】令abc=(x+y)(y+z)(z+x)?8xy?yz?zx=8xyz=(b+c-a)(a+c-b)(a+b-c)222(a+b-c)-2abc.(c+a-b)+c(b+c-a)+b=a2223abc. (b+c-a)+b(a+b-c) (c+a-b)+c所以a≤4.三角换元。

322+???P,试求例5 设a, b, c∈R的最大值。

,且abc+a+c=b2221?11bc?a?c?a?b, 【解】由题设β,令a=tan α, c=tanγ, b=tan ac?1210101??2??sin??3??γ≤+γ)+3cos,α+γ), P=2sinγsin(2αtan则β=tan(333???22101?,b?2,c. =P,即a=时,当且仅当α+β=,sinγ=max423321222. +c: a+4abc<+b例6 在△ABC中,若a+b+c=1,求证2???22222,?0??. αcos, ββ, b=cos, c=sinβ【证明】设a=sinβαcos2??1,因为a, b, c为三边长,所以c<, c>|a-b|2???222?,?0??|.α·cos,所以sinβ从而β>|cos4??2222+2(ab+bc+ca), +c因为1=(a+b+c)+b=a222+4abc=1-2(ab+bc+ca-2abc). +c+b所以aab+bc+ca-2abc=c(a+b)+ab(1-2c) 又42222β·αcoscos2α·cos=sinββcos+sinβ1422=βcos2β+(1-cosβ2α)cos[1-cos] 2411442) -cos-cos22αcosβ=+cos2β(cosββ44111244. β-cos-sin)=β>+cos2β(cosβ4441222.+b+4abc<a所以+c2三、基础训练题32?__________. cosAcosB的最大值为,在.△ABC中,边AB为最长边,且则sinAsinB=14C?__________.,BC=2,则的取值范围是2.在△ABC中,若AB=13?3tanCtanB,则△ABC.在△ABC中,a=4, b+c=5, tanC+tanB+的面积为__________. 3?C=__________. ,则ABC中,3sinA+4cosB=6,3cosA+4sinB=14.在△5.在△ABC中,“a>b”是“sinA>sinB”的__________条件.6.在△ABC中,sinA+cosA>0, tanA-sinA<0,则角A的取值范围是__________.35,cosB=,则cosC=__________. 7.在△ABC中,sinA=1351CA??tan.__________条件”的成等差数列”是“ABC8.在△中,“三边a, b, ctan3229.在△ABC 中,若sinC=2cosAsinB,则三角形形状是__________.10.在△ABC中,tanA·tanB>1,则△ABC为__________角三角形.0?,求这12,内切圆的面积是5:8,夹这个角的两边之比是60.三角形有一个角是11.个三角形的面积。

两相交于M,NA,B,D三点作圆,分别与AC,BC12.已知锐角△ABC的外心为D,过的外接圆半径等于△ABD的外接圆半径。

点。

求证:△MNC B sin A?sin,试判断其形状。

中,sinC=13.已知△ABC B cos A?cos四、高考水平训练题11__________. ,则最短边长为,且最长边长为中,若tanA=1, tanB=1.在△ABC32.个为三边长的钝角三角形有________∈N,则以3,5,n2.已知n+22+2C., p+q=1,比较大小:R psinB__________pqsinA+qsin3.已知p, q∈. 角三角形为__________△ABC 中,若sin2A+sin2B+sin2C=4sinAsinBsinC,则△ABC 4.在AA?cotcot__________3. 为△ABC 的内角,比较大小:5.若A8__________. ABC的形状为.若△ABC满足acosA=bcosB,则△606. A=60的三角形有,__________a=个, b=47.满足????2222?的取值范围是8.设+sin为三角形最小内角,且acos=a+1-cos,则-asina2222__________.030的西南方向,正西方向,西偏北,B,C是一段笔直公路上的三点,分别在塔D9.A AC段的最近距离。

方向,且AB=BC=1km,求塔与公路xy?x?1xy?1?y的实数解。

.求方程10710.sin20??.求证:11203五、联赛一试水平训练题2____________.的取值范围是,则sinB+cosB△ABC中,b=ac1.在C cos?2sin B cos A?中,若ABC.在ABC 的形状为____________. △2,则△B cossin C cos A?2CBA cot T?cot?cot?的最大值为-(cotA+cotB+cotC),则.对任意的3△ABC,T222____________.ACB sinsinsin____________. ABC4.在△中,的最大值为23,C,|AB|=D为动点,且,D,其中A,B为定点,B5.平面上有四个点A,,C22的取值范围是+T,则S____________.|AD|=|DC|=|BC|=1。

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