2016-2020年高考理科数学试题分类汇编专题06三角函数及解三角形试题及答案

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2020年高考各省市模拟试题分类汇编:三角函数及解三角形(解析版)

2020年高考各省市模拟试题分类汇编:三角函数及解三角形(解析版)

2020年高考各省市模拟试题分类汇编:三角函数及解三角形1.(2020·东北师大附中高三模拟(文))已知()4cos 5πα-=,且α为第三象限角,则sin 2α的值等于( )A .725B .725-C .2425D .2425-【答案】C【解析】∵()4cos 5πα-=,∴4cos 5α=-,又α为第三象限角,∴3sin 5α=-,∴24sin 22sin cos 25ααα==,故选C 。

2.(2020·安徽省滁州市定远育才学校高三模拟(文))已知,60,2,1,,ABC BAC AB AC E F ∆∠===为边BC 的两个三等分点,则AE AF ⋅=( ) A .54B .109C .158D .53【答案】D【解析】∵在△ABC 中,∠BAC=60°,AB=2,AC=1,∴根据余弦定理可知3AB=2,AC=1,3∠BCA=90° 以C 为坐标原点,CA 、CB 方向为x ,y 轴正方向建立坐标系 ∵AC=1,3C (0,0),A (1,0),B (03) 又∵E ,F 分别是Rt △ABC 中BC 上的两个三等分点, 则E (023 ),F (03)则23351,,1,333AE AF AE AF ⎛⎫⎛⎫=-=-∴⋅= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 故选D 。

3.(2020·福建省华安一中、龙海二中高三联考(文))已知ABC ∆的内角A 、B 、C 所对的边分别为,,a b c .若3,2,30︒===a c B ,则ABC ∆的面积为( )A .12B .1C .32D 3【答案】C 【解析】3,2,30︒===a c B ,113sin 32sin3022ABC S ac B ∆∴==⨯︒=C 。

4.(2020·福建省华安一中、龙海二中高三联考(文))若角θ的终边经过点34(,)55-,则sin()cos()tan(2)2πθπθπθ++-+-=( )A .43B .43- C .34D .34-【答案】A 【解析】由题()()44sin cos tan 2cos cos tan tan 233πθπθπθθθθθ⎛⎫⎛⎫++-+-=--=-=--=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭知4tan θ=-3,故本题答案选A 。

高考数学压轴专题2020-2021备战高考《三角函数与解三角形》真题汇编及答案

高考数学压轴专题2020-2021备战高考《三角函数与解三角形》真题汇编及答案

数学高考《三角函数与解三角形》试题含答案一、选择题1.已知()0,απ∈,3sin 35πα⎛⎫+= ⎪⎝⎭,则cos 26πα⎛⎫+= ⎪⎝⎭( ) A .2425B .2425-C .725D .725-【答案】B 【解析】 【分析】根据余弦的二倍角公式先利用sin 3πα⎛⎫+ ⎪⎝⎭求得2cos 23πα⎛⎫+ ⎪⎝⎭.再由诱导公式求出sin 26πα⎛⎫+ ⎪⎝⎭,再利用同角三角函数关系中的平方关系求得cos 26πα⎛⎫+ ⎪⎝⎭.根据角的取值范围,舍去不合要求的解即可. 【详解】 因为3sin 35πα⎛⎫+= ⎪⎝⎭ 由余弦二倍角公式可得22237cos 212sin 1233525ππαα⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+=-⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 而2cos 2cos 2sin 23626ππππααα⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=++=-+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以27sin 2cos 26325ππαα⎛⎫⎛⎫+=-+=- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭由同角三角函数关系式可得24cos 2625πα⎛⎫+==± ⎪⎝⎭ 因为()0,απ∈ 则4,333πππα⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,而3sin 035πα⎛⎫+=>⎪⎝⎭ 所以,33ππαπ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭则,33ππαπ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭所以22,233ππαπ⎛⎫⎛⎫+∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭32,3262ππππα⎛⎫⎛⎫+-∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即32,662πππα⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭又因为7sin 20625πα⎛⎫+=-< ⎪⎝⎭,所以32,62ππαπ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭故cos 206πα⎛⎫+< ⎪⎝⎭所以24cos 2625πα⎛⎫+=- ⎪⎝⎭ 故选:B 【点睛】本题考查了同角三角函数关系式及诱导公式的化简应用,三角函数恒等变形及角的范围确定,综合性较强,属于中档题.2.如图,直三棱柱ABC A B C '''-的侧棱长为3,AB BC ⊥,3AB BC ==,点E ,F 分别是棱AB ,BC 上的动点,且AE BF =,当三棱锥B EBF '-的体积取得最大值时,则异面直线A F '与AC 所成的角为( )A .2πB .3π C .4π D .6π 【答案】C 【解析】 【分析】设AE BF a ==,13B EBF EBFV S B B '-'=⨯⨯,利用基本不等式,确定点E ,F 的位置,然后根据//EF AC ,得到A FE '∠即为异面直线A F '与AC 所成的角,再利用余弦定理求解. 【详解】设AE BF a ==,则()()23119333288B EBFa a V a a '-+-⎡⎤=⨯⨯⨯-⨯≤=⎢⎥⎣⎦,当且仅当3a a =-,即32a =时等号成立, 即当三棱锥B EBF '-的体积取得最大值时,点E ,F 分别是棱AB ,BC 的中点, 方法一:连接A E ',AF ,则352A E '=352AF =2292A F AA AF ''=+=,1322EF AC ==,因为//EF AC ,所以A FE '∠即为异面直线A F '与AC 所成的角,由余弦定理得222819452424cos 93222222A F EF A E A FE A F EF +-''+-'∠==='⋅⋅⨯⨯, ∴4A FE π'∠=.方法二:以B 为坐标原点,以BC 、BA 、BB '分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,则()0,3,0A ,()3,0,0C ,()0,3,3A ',3,0,02F ⎛⎫ ⎪⎝⎭, ∴3,3,32A F ⎛⎫'=--⎪⎝⎭,()3,3,0AC =-, 所以9922cos ,92322A F AC A F AC A F AC +'⋅'==='⋅⨯,所以异面直线A F '与AC 所成的角为4π. 故选:C 【点睛】本题主要考查异面直线所成的角,余弦定理,基本不等式以及向量法求角,还考查了推理论证运算求解的能力,属于中档题.3.函数()[]()cos 2,2f x x x ππ=∈-的图象与函数()sin g x x =的图象的交点横坐标的和为( ) A .53π B .2πC .76π D .π【答案】B 【解析】 【分析】根据两个函数相等,求出所有交点的横坐标,然后求和即可. 【详解】令sin cos2x x =,有2sin 12sin x x =-,所以sin 1x =-或1sin 2x =.又[],2x ππ∈-,所以2x π=-或32x π=或6x π=或56x π=,所以函数()[]()cos 2,2f x x x ππ=∈-的图象与函数()sin g x x =的图象交点的横坐标的和3522266s πππππ=-+++=,故选B. 【点睛】本题主要考查三角函数的图象及给值求角,侧重考查数学建模和数学运算的核心素养.4.函数sin 26y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象可由函数2cos 2y x x =-的图象( ) A .向右平移3π个单位,再将所得图象上所有点的纵坐标伸长到原来的2倍,横坐标不变得到 B .向右平移6π个单位,再将所得图象上所有点的纵坐标伸长到原来的2倍,横坐标不变得到 C .向左平移3π个单位,再将所得图象上所有点的纵坐标缩短到原来的12,横坐标不变得到 D .向左平移6π个单位,再将所得图象上所有点的纵坐标缩短到原来的12,横坐标不变得到 【答案】D 【解析】 【分析】合并cos2y x x =-得:2sin 26y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,利用平移、伸缩知识即可判断选项。

2020年高考数学·高考真题-分类汇编-第12讲-解三角形精选全文完整版

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精选全文完整版专题四 三角函数与解三角形第十二讲 解三角形2020年1.(2020•北京卷)在ABC 中,11a b +=,再从条件①、条件②这两个条件中选择一个作为己知,求: (Ⅰ)a 的值:(Ⅱ)sin C 和ABC 的面积.条件①:17,cos 7c A ==-;条件②:19cos ,cos 816A B ==.注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.【答案】选择条件①(Ⅰ)8(Ⅱ)sin C =, S =选择条件②(Ⅰ)6(Ⅱ)sin C =, S =.2.(2020•全国2卷)ABC 中,sin 2A -sin 2B -sin 2C =sin B sin C. (1)求A ;(2)若BC =3,求ABC 周长的最大值.【答案】(1)23π;(2)3+3.(2020•全国3卷)在△ABC 中,cos C =23,AC =4,BC =3,则cos B =( ) A.19B.13C. 12 D. 23【答案】A4.(2020•江苏卷)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知3,2,45a c B ===︒.(1)求sin C 的值;(2)在边BC 上取一点D ,使得4cos 5ADC ∠=-,求tan DAC ∠的值.【答案】(1)5sin C =(2)2tan 11DAC ∠=.5.(2020•新全国1山东)在①3ac =sin 3c A =,③3=c b 这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,若问题中的三角形存在,求c 的值;若问题中的三角形不存在,说明理由. 问题:是否存在ABC ,它的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,且sin 3sin A B ,6C π=,________?注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分. 【答案】详见解析6.(2020•天津卷)在ABC 中,角,,A B C 所对的边分别为,,a b c .已知22,5,13a b c === (Ⅰ)求角C 的大小; (Ⅱ)求sin A 的值; (Ⅲ)求sin 24A π⎛⎫+⎪⎝⎭的值. 【答案】(Ⅰ)4Cπ;(Ⅱ)13sin 13A =;(Ⅲ)172sin 2426A π⎛⎫+= ⎪⎝⎭.7.(2020•浙江卷)在锐角△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且2sin b A =.(I )求角B ;(II )求cos A +cos B +cos C 的取值范围.【答案】(I )3B π=;(II )13,22⎛⎤⎥ ⎝⎦2016-2019年1.(2019全国Ⅰ理17)ABC △的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,设22(sin sin )sin sin sin B C A B C -=-.(1)求A ;(2)若22a b c +=,求sin C .2.(2019全国Ⅱ理15)ABC △的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c .若π6,2,3b ac B ===,则ABC △的面积为__________.3.(2019全国Ⅲ理18)△ABC 的内角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ,已知sin sin 2A Ca b A +=. (1)求B ;(2)若△ABC 为锐角三角形,且c =1,求△ABC 面积的取值范围.4.(2019江苏12)如图,在ABC △中,D 是BC 的中点,E 在边AB 上,BE =2EA ,AD 与CE 交于点O .若6AB AC AO EC ⋅=⋅,则ABAC的值是 .5.(2019江苏15)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c . (1)若a =3c ,b 2,cos B =23,求c 的值; (2)若sin cos 2A B a b =,求sin()2B π+的值. 6.(2019浙江14)在ABC △中,90ABC ∠=︒,4AB =,3BC =,点D 在线段AC 上,若45BDC ∠=︒,则BD =____,cos ABD ∠=________.7.(2019北京15)在ABC △中,a =3,b -c =2 ,1cos 2B =- .(Ⅰ)求b ,c 的值; (Ⅱ)求sin(B -C ) 的值.8.(2019天津理15)在ABC △中,内角,,A B C 所对的边分别为,,a b c .已知2b c a +=,3sin 4sin c B a C =.(Ⅰ)求cos B 的值; (Ⅱ)求sin 26B π⎛⎫+⎪⎝⎭的值.9.(2018全国卷Ⅱ)在△ABC 中,cos2=C 1=BC ,5=AC ,则=ABA .BCD .10.(2018全国卷Ⅲ)ABC ∆的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若ABC ∆的面积为2224a b c +-,则C = A .2π B .3π C .4π D .6π 11.(2017山东)在ABC ∆中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若ABC ∆为锐角三角形,且满足sin (12cos )2sin cos cos sin B C A C A C +=+,则下列等式成立的是A .2a b =B .2b a =C .2A B =D .2B A = 12.(2016年天津)在ABC ∆中,若AB BC =3,120C ∠= ,则AC =A .1B .2C .3D .413.(2016年全国III )在ABC △中,π4B,BC 边上的高等于13BC ,则cos AA B C .1010 D .3101014.(2018江苏)在ABC △中,角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ,120ABC ∠=︒,ABC ∠的平分线交AC 于点D ,且1BD =,则4a c +的最小值为 .15.(2018浙江)在ABC ∆中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .若a =2b =,60A =,则sin B =___________,c =___________.16.(2017浙江)已知ABC ∆,4AB AC ==,2BC =. 点D 为AB 延长线上一点,2BD =,连结CD ,则BDC ∆的面积是___________,cos BDC ∠=__________.17.(2017浙江)我国古代数学家刘徽创立的“割圆术”可以估算圆周率π,理论上能把π的值计算到任意精度。

专题16 三角恒等变换(解析版)2016-2020年高考数学(理)真题命题轨迹

专题16 三角恒等变换(解析版)2016-2020年高考数学(理)真题命题轨迹

第四章三角函数专题16 三角恒等变换考点1三角函数式的化简与求值1.【2020年高考全国Ⅰ卷理数9】已知()0,πα∈,且3cos28cos5αα-=,则sinα=()A B.23C.13D【答案】A【解析】3cos28cos5αα-=,得26cos8cos80αα--=,即23cos4cos40αα--=,解得2cos3α=-或cos2α=(舍去),又()0,,sinαπα∈∴==A.2.【2020年高考全国Ⅱ卷理数2】若α为第四象限角,则()A.02cos>αB.02cos<αC.02sin>αD.02sin<α【答案】D【解析】当6πα=-时,cos2cos03πα⎛⎫=->⎪⎝⎭,选项B错误;当3πα=-时,2cos2cos03πα⎛⎫=-<⎪⎝⎭,选项A 错误;由α在第四象限可得:sin 0,cos 0αα<>,则sin 22sin cos 0ααα=<,选项C 错误,选项D 正确,故选:D .3. 【2020年高考全国Ⅲ卷理数9】已知2tan tan 74θθπ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭,则tan θ= ( )A .2-B .1-C .1D .2 【答案】D 【解析】2tan tan 74πθθ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭,tan 12tan 71tan θθθ+∴-=-,令tan ,1t t θ=≠,则1271t t t +-=-,整理得2440t t -+=,解得2t =,即tan 2θ=.故选D . 4. 【2019年高考全国Ⅱ卷理数】已知α∈(0,2π),2sin2α=cos2α+1,则sin α=( )A .15B 5C .3D .5【答案】B 【解析】2sin 2cos21αα=+,24sin cos 2cos .0,,cos 02αααααπ⎛⎫∴⋅=∈∴> ⎪⎝⎭,sin 0,α>2sin cos αα∴=,又22sin cos 1αα+=,2215sin 1,sin 5αα∴==,又sin 0α>,sin α∴=,故选B .5. 【2018年高考全国Ⅲ卷理数】若1sin 3α=,则cos2α=( )A .89B .79 C .79-D .89-【答案】B【解析】2217cos 212sin 12()39αα=-=-⨯=. 6. 【2016高考新课标2理数】若3cos()45πα-=,则sin2α=( )(A )725(B )15 (C )15- (D )725-【答案】D【解析】2237cos 22cos 12144525ππαα⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=--=⋅-=- ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ ,且cos 2cos 2sin 242ππααα⎡⎤⎛⎫⎡⎤-=-=⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣⎦,故选D.7. 【2020年高考江苏卷8】已知22sin ()43πα+=,则sin2α的值是________. 【答案】13【解析】∵22sin ()43πα+=,由2112sin ()(1cos(2))(1sin 2)42223ππααα+=-+=+=,解得1sin 23α=.8. 【2020年高考浙江卷13】已知tan 2θ=,则cos2θ= ;πtan 4θ⎛⎫-= ⎪⎝⎭ .【答案】35-;13【解析】22222222cos sin 1tan 3cos 2cos sin cos sin 1tan 5θθθθθθθθθ--=-===-++,tan 11tan 41tan 3πθθθ-⎛⎫-== ⎪+⎝⎭,故答案为:35-;13. 9. 【2019年高考北京卷理数】函数f (x )=sin 22x 的最小正周期是__________. 【答案】π2【解析】函数()2sin 2f x x ==1cos 42x -,周期为π2. 10. 【2018年高考全国Ⅲ理数】已知sin cos 1αβ+=,cos sin 0αβ+=,则sin()αβ+=__________. 【答案】12-【解析】因为sin cos 1+=αβ,cos sin 0+=αβ,所以()()221sin cos 1,-+-=αα 所以11sin ,cos 22==αβ, 因此()22111111sin sin cos cos sin cos 1sin 1.224442+=+=⨯-=-+=-+=-αβαβαβαα11. 【2017年高考江苏卷】若π1tan(),46α-=则tan α= ▲ .【答案】75【解析】11tan()tan7644tan tan[()]14451tan()tan 1446ααααππ+-+ππ=-+===ππ---.故答案为75. 考点2 与三角化简求值相关的综合问题1. 【2020年高考北京卷10】2020年3月14日是全球首个国际圆周率日(π Day ).历史上,求圆周率π的方法有多种,与中国传统数学中的“割圆术”相似,数学家阿尔·卡西的方法是:当正整数n 充分大时,计算单位圆的内接正n 6边形的周长和外切正n 6边形(各边均与圆相切的正n 6边形)的周长,将它们的算术平均数作为π2的近似值.按照阿尔·卡西的方法,π的近似值的表达方式是 ( )A .30303sintan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭ B .30306sin tan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭ C .60603sin tan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭ D .60606sin tan n n n ︒︒⎛⎫+ ⎪⎝⎭ 【答案】A【解析】当1k =时,设圆半径为R ,内接正六边形边长为a ,则2sin 30aR=,∴2sin30a R R ==.设外切正六边形边长为b ,则2tan 30bR=,∴22tan 303b R R ==. 当2n =时,302sin 2a R =,302tan 2b R =,∴3030(2sin 2tan )622R R nn n π+=, ∴30303(sintan )nR n n π=+,又∵1R =,∴30303(sin tan )n n nπ=+. 2. 【2018年高考江苏卷】已知,αβ为锐角,4tan 3=α,cos()+=αβ.(1)求cos2α的值; (2)求tan()-αβ的值.【答案】(1)725-;(2)211-. 【解析】(1)因为4tan 3=α,sin tan cos =ααα,所以4sin cos 3=αα.因为22sin cos 1+=αα, 所以29cos 25=α, 因此,27cos 22cos 125=-=-αα. (2)因为,αβ为锐角,所以(0,)+∈παβ.又因为cos()+=αβ,所以sin()5+==αβ, 因此tan()2+=-αβ. 因为4tan 3=α,所以22tan 24tan 21tan 7==--ααα, 因此,tan 2tan()2tan()tan[2()]1tan 2tan()11-+-=-+==-++ααβαβααβααβ.。

【2016-2020年高考数学分类汇编】数学 专题4三角函数 学生版

【2016-2020年高考数学分类汇编】数学 专题4三角函数 学生版

2016-2020年高考数学分类汇编:专题4三角函数全国1【2020全国1卷文理7】函数f(x)=cos(ωx +π6)在[−π,π] 的图像大致如下图,则f(x)的最小正周期为A .10π9B.7π6C.4π3D.3π2【2020全国1卷理9】已知α∈(0,π) ,且3cos2α−8cosα=5,则sinα=A.√53B.23C.13D.√59【2019全国1卷文理5】函数2sin ()cos x xf x x x+=+在[,]ππ-的图像大至为( ) A . B .C .D .【2019全国1卷文7】tan255︒=( )A .2--B .2-+C .2D .2【2019全国1卷文14】函数3()sin(2)3cos 2f x x x π=+-的最小值为_________ 【2019全国1卷理11】关于函数()sin sin f x x x =+有下述四个结论:①()f x 是偶函数 ②()f x 在区间2ππ⎛⎫⎪⎝⎭,单调递增 ③()f x 在[],ππ-有4个零点 ④()f x 的最大值为2 其中所有正确结论的编号是.A ①②④ .B ②④ .C ①④ .D ①③【2018全国1卷理16】已知函数x x x f 2sin sin 2)(+=,则)(x f 的最小值是 .【2018全国1卷文8】已知函数2sin cos 2)(22+-=x x x f ,则A. )(x f 的最小正周期为π,最大值为3B. )(x f 的最小正周期为π,最大值为4C. )(x f 的最小正周期为π2,最大值为3D. )(x f 的最小正周期为π2,最大值为4【2018全国1卷文11】已知角α的顶点为坐标原点,始边与x 轴的非负半轴重合,终边上有两点A ),1(a ,B ),2(b ,且322cos =α, 则=-b a A .51B .55 C.552 D .1【2017全国1卷理9】已知曲线1:cos C y x =,22:sin 23C y x π⎛⎫=+⎪⎝⎭,则下面结论正确的是 A .把1C 上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移6π个单位长度,得到曲线2CB .把1C 上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移12π个单位长度,得到曲线2CC .把1C 上各点的横坐标伸长到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移6π个单位长度,得到曲线2CD .把1C 上各点的横坐标伸长到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移12π个单位长度,得到曲线2C 【2017全国1卷文8】函数=y xxcos 12sin -的部分图像大致为【2017全国1卷文15】已知⎪⎭⎫ ⎝⎛∈20πα,,2tan =α,则⎪⎭⎫⎝⎛-4cos πα= 。

高考理科数学3年真题汇编专题06 立体几何(解答题)(解析版)

高考理科数学3年真题汇编专题06 立体几何(解答题)(解析版)

专题06 立体几何(解答题)1.【2020年高考全国Ⅰ卷理数】如图,D 为圆锥的顶点,O 是圆锥底面的圆心,AE 为底面直径,AE AD =.ABC △是底面的内接正三角形,P 为DO 上一点,PO =.(1)证明:PA ⊥平面PBC ; (2)求二面角B PC E --的余弦值.【解析】(1)设DO a =,由题设可得,,63PO a AO a AB a ===,2PA PB PC a ===. 因此222PA PB AB +=,从而PA PB ⊥. 又222PA PC AC +=,故PA PC ⊥. 所以PA ⊥平面PBC .(2)以O 为坐标原点,OE 的方向为y 轴正方向,||OE 为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系O xyz -.由题设可得1(0,1,0),(0,1,0),(,,0),(0,0,222E A C P --. 所以31(,,0),(0,1,)222EC EP =--=-. 设(,,)x y z =m 是平面PCE 的法向量,则00EPEC ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩m m ,即021022y z x y ⎧-+=⎪⎪⎨⎪--=⎪⎩,可取(=m . 由(1)知AP=是平面PCB 的一个法向量,记AP =n , 则cos ,|||5⋅==nm n m n m |. 所以二面角B PC E --的余弦值为5. 【点晴】本题主要考查线面垂直的证明以及利用向量求二面角的大小,考查学生空间想象能力,数学运算能力,是一道容易题.2.【2020年高考全国Ⅱ卷理数】如图,已知三棱柱ABC -A 1B 1C 1的底面是正三角形,侧面BB 1C 1C 是矩形,M ,N 分别为BC ,B 1C 1的中点,P 为AM 上一点,过B 1C 1和P 的平面交AB 于E ,交AC 于F .(1)证明:AA 1∥MN ,且平面A 1AMN ⊥平面EB 1C 1F ;(2)设O 为△A 1B 1C 1的中心,若AO ∥平面EB 1C 1F ,且AO =AB ,求直线B 1E 与平面A 1AMN 所成角的正弦值.【解析】(1)因为M ,N 分别为BC ,B 1C 1的中点,所以1MN CC ∥.又由已知得AA 1∥CC 1,故AA 1∥MN .因为△A 1B 1C 1是正三角形,所以B 1C 1⊥A 1N .又B 1C 1⊥MN ,故B 1C 1⊥平面A 1AMN . 所以平面A 1AMN ⊥平面11EB C F .(2)由已知得AM ⊥BC .以M 为坐标原点,MA 的方向为x 轴正方向, MB 为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系M -xyz ,则AB =2,AM连接NP ,则四边形AONP 为平行四边形,故1,0)3PM E =.由(1)知平面A 1AMN ⊥平面ABC ,作NQ ⊥AM ,垂足为Q ,则NQ ⊥平面ABC . 设(,0,0)Q a,则1(NQ B a =, 故21123223210(,,4()),||33B E a a B E =-----=. 又(0,1,0)=-n 是平面A 1AMN 的法向量,故1111π10sin(,)cos ,2||B E B E B E B E ⋅-===⋅n n n |n |所以直线B 1E 与平面A 1AMN .3.【2020年高考全国Ⅱ卷理数】如图,在长方体1111ABCD A B C D -中,点,E F 分别在棱11,DD BB 上,且12DE ED =,12BFFB =.(1)证明:点1C 在平面AEF 内;(2)若2AB =,1AD =,13AA =,求二面角1A EF A --的正弦值.【解析】设AB a =,AD b =,1AA c =,如图,以1C 为坐标原点,11C D 的方向为x 轴正方向,建立空间直角坐标系1C xyz -.(1)连结1C F ,则1(0,0,0)C ,(,,)A a b c ,2(,0,)3E a c ,1(0,,)3F b c ,1(0,,)3EA b c =,11(0,,)3C F b c =,得1EA C F =.因此1EA C F ∥,即1,,,A E F C 四点共面,所以点1C 在平面AEF 内. (2)由已知得(2,1,3)A ,(2,0,2)E ,(0,1,1)F ,1(2,1,0)A ,(0,1,1)AE =--,(2,0,2)AF =--,1(0,1,2)A E =-,1(2,0,1)A F =-.设1(,,)x y z =n 为平面AEF 的法向量,则 110,0,AE AF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即0,220,y z x z --=⎧⎨--=⎩可取1(1,1,1)=--n . 设2n 为平面1A EF 的法向量,则 22110,0,A E A F ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 同理可取21(,2,1)2=n .因为121212cos ,||||⋅〈〉==⋅n n n n n n ,所以二面角1A EF A --.4.【2020年高考江苏】在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AB ⊥AC ,B 1C ⊥平面ABC ,E ,F 分别是AC ,B 1C 的中点.(1)求证:EF ∥平面AB 1C 1; (2)求证:平面AB 1C ⊥平面ABB 1.【解析】因为,E F 分别是1,AC B C 的中点,所以1EF AB ∥. 又/EF ⊂平面11AB C ,1AB ⊂平面11AB C , 所以EF ∥平面11AB C .(2)因为1B C ⊥平面ABC ,AB ⊂平面ABC , 所以1B C AB ⊥.又AB AC ⊥,1B C ⊂平面11AB C ,AC ⊂平面1AB C ,1,B C AC C =所以AB ⊥平面1AB C .又因为AB ⊂平面1ABB ,所以平面1AB C ⊥平面1ABB .【点睛】本小题主要考查线面平行的证明,考查面面垂直的证明,属于中档题.5.【2020年高考浙江】如图,在三棱台ABC —DEF 中,平面ACFD ⊥平面ABC ,∠ACB =∠ACD =45°,DC =2BC . (Ⅰ)证明:EF ⊥DB ;(Ⅱ)求直线DF 与平面DBC 所成角的正弦值.【解析】(Ⅰ)如图,过点D 作DO AC ⊥,交直线AC 于点O ,连结OB .由45ACD ∠=︒,DO AC ⊥得CD =,由平面ACFD ⊥平面ABC 得DO ⊥平面ABC ,所以DO BC ⊥.由45ACB ∠=︒,12BC CD ==得BO BC ⊥.所以BC ⊥平面BDO ,故BC ⊥DB .由三棱台ABC DEF -得BC EF ∥,所以EF DB ⊥. (Ⅱ)方法一:过点O 作OH BD ⊥,交直线BD 于点H ,连结CH .由三棱台ABC DEF -得DF CO ∥,所以直线DF 与平面DBC 所成角等于直线CO 与平面DBC 所成角. 由BC ⊥平面BDO 得OH BC ⊥,故OH ⊥平面BCD ,所以OCH ∠为直线CO 与平面DBC 所成角.设CD =.由2,DO OC BO BC ===,得BD OH =所以sin OH OCH OC ∠==,因此,直线DF 与平面DBC . 方法二:由三棱台ABC DEF -得DF CO ∥,所以直线DF 与平面DBC 所成角等于直线CO 与平面DBC 所成角,记为θ.如图,以O 为原点,分别以射线OC ,OD 为y ,z 轴的正半轴,建立空间直角坐标系O xyz -.设CD =.由题意知各点坐标如下:(0,0,0),(1,1,0),(0,2,0),(0,0,2)O B C D .因此(0,2,0),(1,1,0),(0,2,2)OC BC CD ==-=-. 设平面BCD 的法向量(,,z)x y =n .由0,0,BC CD ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即0220x y y z -+=⎧⎨-+=⎩,可取(1,1,1)=n .所以|sin |cos ,||||OC OC OC θ⋅===⋅n |n n |.因此,直线DF 与平面DBC . 【点睛】本题主要考查空间点、线、面位置关系,线面垂直的判定定理的应用,直线与平面所成的角的求法,意在考查学生的直观想象能力和数学运算能力,属于基础题.6.【2020年高考天津】如图,在三棱柱111ABC A B C -中,1CC ⊥平面,,2ABC AC BC AC BC ⊥==,13CC =,点,DE 分别在棱1AA 和棱1CC 上,且2,1,AD CE M ==为棱11A B 的中点.(Ⅰ)求证:11C M B D ⊥;(Ⅱ)求二面角1B B E D --的正弦值;(Ⅲ)求直线AB 与平面1DB E 所成角的正弦值.【解析】依题意,以C 为原点,分别以1,,CA CB CC 的方向为x 轴,y 轴,z 轴的正方向建立空间直角坐标系(如图),可得1(0,0,0),(2,0,0),(0,2,0),(0,0,3)C A B C ,11(2,0,3),(0,2,3),(2,0,1),(0,0,2)A B D E ,(1,1,3)M .(Ⅰ)证明:依题意,1(1,1,0)C M =,1(2,2,2)B D =--,从而112200C M B D ⋅=-+=,所以11C M B D ⊥.(Ⅱ)解:依题意,(2,0,0)CA =是平面1BB E 的一个法向量,1(0,2,1)EB =,(2,0,1)ED =-.设(,,)x y z =n 为平面1DB E 的法向量,则10,0,EB ED ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即20,20.y z x z +=⎧⎨-=⎩不妨设1x =,可得(1,1,2)=-n .因此有|||cos ,|A CA C CA ⋅〈〉==n n n sin ,6CA 〈〉=n .所以,二面角1B B E D --. (Ⅲ)解:依题意,(2,2,0)AB =-.由(Ⅱ)知(1,1,2)=-n 为平面1DB E 的一个法向量,于是cos ,||||AB AB AB ⋅==n n n .所以,直线AB 与平面1DB E . 7.【2019年高考全国Ⅰ卷理数】如图,直四棱柱ABCD–A 1B 1C 1D 1的底面是菱形,AA 1=4,AB =2,∠BAD =60°,E ,M ,N 分别是BC ,BB 1,A 1D 的中点.(1)证明:MN ∥平面C 1DE ; (2)求二面角A−MA 1−N 的正弦值. 【答案】(1)见解析;(2. 【解析】(1)连结B 1C ,ME . 因为M ,E 分别为BB 1,BC 的中点, 所以ME ∥B 1C ,且ME =12B 1C . 又因为N 为A 1D 的中点,所以ND =12A 1D . 由题设知A 1B 1=DC ,可得B 1C =A 1D ,故ME =ND , 因此四边形MNDE 为平行四边形,MN ∥ED . 又MN ⊄平面EDC 1, 所以MN ∥平面C 1DE . (2)由已知可得DE ⊥DA .以D 为坐标原点,DA 的方向为x 轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系D −xyz ,则(2,0,0)A ,A 1(2,0,4),2)M ,(1,0,2)N ,1(0,0,4)A A =-,1(12)A M =--,1(1,0,2)A N =--,(0,MN =.设(,,)x y z =m 为平面A 1MA 的法向量,则1100A M A A ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩m m ,所以2040x z z ⎧-+-=⎪⎨-=⎪⎩,.可取=m .设(,,)p q r =n 为平面A 1MN 的法向量,则100MN A N ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,.n n所以020p r ⎧=⎪⎨--=⎪⎩,.可取(2,0,1)=-n .于是cos ,||5⋅〈〉===‖m n m n m n ,所以二面角1A MA N -- 【名师点睛】本题考查线面平行关系的证明、空间向量法求解二面角的问题.求解二面角的关键是能够利用垂直关系建立空间直角坐标系,从而通过求解法向量夹角的余弦值来得到二面角的正弦值,属于常规题型.8.【2019年高考全国Ⅱ卷理数】如图,长方体ABCD –A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是正方形,点E 在棱AA 1上,BE ⊥EC 1.(1)证明:BE ⊥平面EB 1C 1;(2)若AE =A 1E ,求二面角B –EC –C 1的正弦值.【答案】(1)证明见解析;(2 【解析】(1)由已知得,11B C ⊥平面11ABB A ,BE ⊂平面11ABB A , 故11B C ⊥BE .又1BE EC ⊥,所以BE ⊥平面11EB C .(2)由(1)知190BEB ∠=︒.由题设知Rt ABE △≌11Rt A B E △,所以45AEB ∠=︒, 故AE AB =,12AA AB =.以D 为坐标原点,DA 的方向为x 轴正方向,||DA 为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系D –xyz ,则C (0,1,0),B (1,1,0),1C (0,1,2),E (1,0,1),(1,0,0)CB =,(1,1,1)CE =-,1(0,0,2)CC =.设平面EBC 的法向量为n =(x ,y ,x ),则0,0,CB CE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即0,0,x x y z =⎧⎨-+=⎩所以可取n =(0,1,1)--.设平面1ECC 的法向量为m =(x ,y ,z ),则10,0,CC CE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩m m 即20,0.z x y z =⎧⎨-+=⎩ 所以可取m =(1,1,0). 于是1cos ,||||2⋅<>==-n m n m n m .所以,二面角1B EC C --的正弦值为2. 【名师点睛】本题考查了利用线面垂直的性质定理证明线线垂直以及线面垂直的判定,考查了利用空间向量求二角角的余弦值,以及同角的三角函数关系,考查了数学运算能力.9.【2019年高考全国Ⅲ卷理数】图1是由矩形ADEB ,Rt △ABC 和菱形BFGC 组成的一个平面图形,其中AB =1,BE =BF =2,∠FBC =60°,将其沿AB ,BC 折起使得BE 与BF 重合,连结DG ,如图2. (1)证明:图2中的A ,C ,G ,D 四点共面,且平面ABC ⊥平面BCGE ; (2)求图2中的二面角B −CG −A 的大小.【答案】(1)见解析;(2)30.【解析】(1)由已知得AD BE ,CG BE ,所以AD CG ,故AD ,CG 确定一个平面,从而A ,C ,G ,D 四点共面.由已知得AB ⊥BE ,AB ⊥BC ,故AB ⊥平面BCGE . 又因为AB ⊂平面ABC ,所以平面ABC ⊥平面BCGE . (2)作EH ⊥BC ,垂足为H .因为EH ⊂平面BCGE ,平面BCGE ⊥平面ABC ,所以EH ⊥平面ABC . 由已知,菱形BCGE 的边长为2,∠EBC =60°,可求得BH =1,EH.以H 为坐标原点,HC 的方向为x 轴的正方向,建立如图所示的空间直角坐标系H –xyz ,则A (–1,1,0),C (1,0,0),G (2,0),CG =(1,0AC =(2,–1,0). 设平面ACGD 的法向量为n =(x ,y ,z ),则0,0,CG AC ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n即0,20.x x y ⎧=⎪⎨-=⎪⎩ 所以可取n =(3,6,又平面BCGE 的法向量可取为m =(0,1,0),所以cos ,||||2⋅〈〉==n m n m n m .因此二面角B –CG –A 的大小为30°.【名师点睛】本题是很新颖的立体几何考题,首先是多面体折叠问题,考查考生在折叠过程中哪些量是不变的,再者折叠后的多面体不是直棱柱,最后通过建系的向量解法将求二面角转化为求二面角的平面角问题,突出考查考生的空间想象能力.10.【2019年高考北京卷理数】如图,在四棱锥P –ABCD 中,PA ⊥平面ABCD ,AD ⊥CD ,AD ∥BC ,PA =AD =CD =2,BC =3.E 为PD 的中点,点F 在PC 上,且13PF PC =. (1)求证:CD ⊥平面PAD ; (2)求二面角F –AE –P 的余弦值; (3)设点G 在PB 上,且23PG PB =.判断直线AG 是否在平面AEF 内,说明理由.【答案】(1)见解析;(2)(3)见解析. 【解析】(1)因为PA ⊥平面ABCD ,所以PA ⊥CD . 又因为AD ⊥CD ,所以CD ⊥平面PAD . (2)过A 作AD 的垂线交BC 于点M .因为PA ⊥平面ABCD ,所以PA ⊥AM ,PA ⊥AD .如图建立空间直角坐标系A −xyz ,则A (0,0,0),B (2,-1,0),C (2,2,0),D (0,2,0),P (0,0,2).因为E 为PD 的中点,所以E (0,1,1). 所以(0,1,1),(2,2,2),(0,0,2)AE PC AP ==-=.所以1222224,,,,,3333333PF PC AF AP PF ⎛⎫⎛⎫==-=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.设平面AEF 的法向量为n =(x ,y ,z ),则0,0,AE AF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即0,2240.333y z x y z +=⎧⎪⎨++=⎪⎩ 令z =1,则1,1y x =-=-.于是=(1,1,1)--n .又因为平面PAD 的法向量为p =(1,0,0),所以cos ,||⋅〈〉==‖n p n p n p . 由题知,二面角F −AE −P(3)直线AG 在平面AEF 内. 因为点G 在PB 上,且2,(2,1,2)3PG PB PB ==--, 所以2424422,,,,,3333333PG PB AG AP PG ⎛⎫⎛⎫==--=+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 由(2)知,平面AEF 的法向量=(1,1,1)--n . 所以4220333AG ⋅=-++=n . 所以直线AG 在平面AEF 内.【名师点睛】(1)由题意利用线面垂直的判定定理即可证得题中的结论;(2)建立空间直角坐标系,结合两个半平面的法向量即可求得二面角F −AE −P 的余弦值;(3)首先求得点G 的坐标,然后结合平面AEF 的法向量和直线AG 的方向向量即可判断直线是否在平面内.11.【2019年高考天津卷理数】如图,AE ⊥平面ABCD ,,CF AE AD BC ∥∥,,AD AB ⊥1,2AB AD AE BC ====.(1)求证:BF ∥平面ADE ;(2)求直线CE 与平面BDE 所成角的正弦值; (3)若二面角E BD F --的余弦值为13,求线段CF 的长.【答案】(1)见解析;(2)49;(3)87. 【解析】依题意,可以建立以A 为原点,分别以AB AD AE ,,的方向为x 轴,y 轴,z 轴正方向的空间直角坐标系(如图),可得(0,0,0),(1,0,0),(1,2,0),(0,1,0)A B C D ,(0,0,2)E .设(0)CF h h =>,则()1,2,F h .(1)依题意,(1,0,0)AB =是平面ADE 的法向量,又(0,2,)BF h =,可得0BF AB ⋅=,又因为直线BF ⊄平面ADE ,所以BF ∥平面ADE . (2)依题意,(1,1,0),(1,0,2),(1,2,2)BD BE CE =-=-=--.设(,,)x y z =n 为平面BDE 的法向量,则0,0,BD BE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即0,20,x y x z -+=⎧⎨-+=⎩不妨令1z =,可得(2,2,1)=n .因此有4cos ,9||||CE CE CE ⋅==-n n n .所以,直线CE 与平面BDE 所成角的正弦值为49. (3)设(,,)x y z =m 为平面BDF 的法向量,则0,0,BD BF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩m m 即0,20,x y y hz -+=⎧⎨+=⎩不妨令1y =,可得21,1,h ⎛⎫=-⎪⎝⎭m .由题意,有||1cos ,||||3⋅〈〉===m n m n m n ,解得87h =.经检验,符合题意. 所以,线段CF 的长为87.【名师点睛】本小题主要考查直线与平面平行、二面角、直线与平面所成的角等基础知识.考查用空间向量解决立体几何问题的方法.考查空间想象能力、运算求解能力和推理论证能力.12.【2019年高考江苏卷】如图,在直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D ,E 分别为BC ,AC 的中点,AB =BC .求证:(1)A 1B 1∥平面DEC 1; (2)BE ⊥C 1E .【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(1)因为D ,E 分别为BC ,AC 的中点, 所以ED ∥AB .在直三棱柱ABC−A 1B 1C 1中,AB ∥A 1B 1,所以A 1B 1∥ED .又因为ED ⊂平面DEC 1,A 1B 1⊄平面DEC 1, 所以A 1B 1∥平面DEC 1.(2)因为AB =BC ,E 为AC 的中点,所以BE ⊥AC . 因为三棱柱ABC−A 1B 1C 1是直棱柱,所以CC 1⊥平面ABC . 又因为BE ⊂平面ABC ,所以CC 1⊥BE .因为C 1C ⊂平面A 1ACC 1,AC ⊂平面A 1ACC 1,C 1C ∩AC =C , 所以BE ⊥平面A 1ACC 1.因为C 1E ⊂平面A 1ACC 1,所以BE ⊥C 1E .【名师点睛】本小题主要考查直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系等基础知识,考查空间想象能力和推理论证能力.13.【2019年高考浙江卷】如图,已知三棱柱111ABC A B C -,平面11A ACC ⊥平面ABC ,90ABC ∠=︒,1130,,,BAC A A AC AC E F ∠=︒==分别是AC ,A 1B 1的中点. (1)证明:EF BC ⊥;(2)求直线EF 与平面A 1BC 所成角的余弦值.【答案】(1)见解析;(2)35. 【解析】方法一:(1)连接A 1E ,因为A 1A =A 1C ,E 是AC 的中点,所以A 1E ⊥AC . 又平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,A 1E ⊂平面A 1ACC 1, 平面A 1ACC 1∩平面ABC =AC , 所以,A 1E ⊥平面ABC ,则A 1E ⊥BC .又因为A 1F ∥AB ,∠ABC =90°,故BC ⊥A 1F . 所以BC ⊥平面A 1EF . 因此EF ⊥BC .(2)取BC 中点G ,连接EG ,GF ,则EGFA 1是平行四边形. 由于A 1E ⊥平面ABC ,故A 1E ⊥EG ,所以平行四边形EGFA 1为矩形. 由(1)得BC ⊥平面EGFA 1,则平面A 1BC ⊥平面EGFA 1, 所以EF 在平面A 1BC 上的射影在直线A 1G 上.连接A 1G 交EF 于O ,则∠EOG 是直线EF 与平面A 1BC 所成的角(或其补角).不妨设AC =4,则在Rt △A 1EG 中,A 1E ,EG由于O 为A 1G 的中点,故122A G EO OG ===, 所以2223cos 25EO OG EG EOG EO OG +-∠==⋅.因此,直线EF 与平面A 1BC 所成角的余弦值是35. 方法二:(1)连接A 1E ,因为A 1A =A 1C ,E 是AC 的中点,所以A 1E ⊥AC . 又平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,A 1E ⊂平面A 1ACC 1, 平面A 1ACC 1∩平面ABC =AC ,所以,A 1E ⊥平面ABC .如图,以点E 为原点,分别以射线EC ,EA 1为y ,z 轴的正半轴,建立空间直角坐标系E –xyz .不妨设AC =4,则A 1(0,0,B1,0),1B,3,2F ,C (0,2,0).因此,33(,2EF =,(BC =-. 由0EF BC ⋅=得EF BC ⊥. (2)设直线EF 与平面A 1BC 所成角为θ. 由(1)可得1=(310)=(02BC A C --,,,,,. 设平面A 1BC 的法向量为n ()x y z =,,, 由100BC A C ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n ,得00y y ⎧+=⎪⎨=⎪⎩,取n (11)=,故||4sin |cos |=5|||EF EF EF θ⋅==⋅,n n n |,因此,直线EF 与平面A 1BC 所成的角的余弦值为35. 【名师点睛】本题主要考查空间点、线、面位置关系,直线与平面所成的角等基础知识,同时考查空间想象能力和运算求解能力.14.【2018年高考全国Ⅰ卷理数】如图,四边形ABCD 为正方形,,E F 分别为,AD BC 的中点,以DF 为折痕把DFC △折起,使点C 到达点P的位置,且PF BF ⊥. (1)证明:平面PEF ⊥平面ABFD ; (2)求DP 与平面ABFD 所成角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2.【解析】方法一:(1)由已知可得,BF⊥PF,BF⊥EF,所以BF⊥平面PEF.又BF⊂平面ABFD,所以平面PEF⊥平面ABFD.(2)在平面DEF中,过P作PH⊥EF于点H,连接DH,如图,由于EF为平面ABCD和平面PEF的交线,PH⊥EF,则PH⊥平面ABFD,故PH⊥DH.则DP与平面ABFD所成的角为PDH∠.在三棱锥P-DEF中,可以利用等体积法求PH.因为DE∥BF且PF⊥BF,所以PF⊥DE,又△PDF≌△CDF,所以∠FPD=∠FCD=90°,所以PF⊥PD,由于DE∩PD=D,则PF⊥平面PDE,故13F PDE PDEV PF S-=⋅△,因为BF∥DA且BF⊥平面PEF,所以DA⊥平面PEF,所以DE⊥EP.设正方形的边长为2a,则PD=2a,DE=a,在△PDE 中,PE =,所以22PDE S a =△,故36F PDE V a -=, 又2122DEF S a a a =⋅=△,所以232F PDE V PH a a -==,所以在△PHD 中,sin PH PDH PD ∠==,故DP 与平面ABFD 方法二:(1)由已知可得,BF ⊥PF ,BF ⊥EF , 所以BF ⊥平面PEF . 又BF ⊂平面ABFD , 所以平面PEF ⊥平面ABFD .(2)作PH ⊥EF ,垂足为H .由(1)得,PH ⊥平面ABFD .以H 为坐标原点,HF 的方向为y 轴正方向,||BF 为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系H −xyz .由(1)可得,DE ⊥PE .又DP =2,DE =1,所以PE 又PF =1,EF =2,故PE ⊥PF .可得32PH EH ==.则33(0,0,0),(1,,0),(1,22H P D DP --=HP =为平面ABFD 的法向量.设DP 与平面ABFD 所成角为θ,则34sin ||4||||3HP DP HP DPθ⋅===.所以DP 与平面ABFD. 15.【2018年高考全国II 卷理数】如图,在三棱锥P ABC -中,AB BC ==4PA PB PC AC ====,O 为AC 的中点.(1)证明:PO ⊥平面ABC ;(2)若点M 在棱BC 上,且二面角M PA C --为30︒,求PC 与平面PAM 所成角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2)4. 【解析】(1)因为4AP CP AC ===,O 为AC 的中点,所以OP AC ⊥,且OP = 连结OB .因为2AB BC AC ==,所以ABC △为等腰直角三角形, 且OB AC ⊥,122OB AC ==. 由222OP OB PB +=知PO OB ⊥. 由,OP OB OP AC ⊥⊥知PO ⊥平面ABC .(2)如图,以O 为坐标原点,OB 的方向为x 轴正方向,建立空间直角坐标系O xyz -.C由已知得(0,0,0),(2,0,0),(0,2,0),(0,2,0),O B A C P AP -=取平面PAC 的法向量(2,0,0)OB =.设(,2,0)(02)M a a a -<≤,则(,4,0)AM a a =-. 设平面PAM 的法向量为(,,)x y z =n .由0,0AP AM ⋅=⋅=n n 得20(4)0y ax a y ⎧+=⎪⎨+-=⎪⎩,可取,)a a =--n ,所以cos ,OB =n .由已知可得|cos ,|2OB =n .=2.解得4a =-(舍去),43a =.所以4()3=-n .又(0,2,PC =-,所以cos ,PC =n所以PC 与平面PAM 所成角的正弦值为4. 16.【2018年高考全国Ⅲ卷理数】如图,边长为2的正方形ABCD 所在的平面与半圆弧CD 所在平面垂直,M 是CD 上异于C ,D 的点.(1)证明:平面AMD ⊥平面BMC ;(2)当三棱锥M ABC -体积最大时,求面MAB 与面MCD 所成二面角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2. 【解析】(1)由题设知,平面CMD ⊥平面ABCD ,交线为CD . 因为BC ⊥CD ,BC ⊂平面ABCD ,所以BC ⊥平面CMD , 故BC ⊥DM .因为M 为CD 上异于C ,D 的点,且DC 为直径, 所以 DM ⊥CM . 又 BCCM =C ,所以DM ⊥平面BMC . 而DM ⊂平面AMD , 故平面AMD ⊥平面BMC .(2)以D 为坐标原点,DA 的方向为x 轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系D −xyz .当三棱锥M −ABC 体积最大时,M 为CD 的中点.由题设得(0,0,0),(2,0,0),(2,2,0),(0,2,0),(0,1,1)D A B C M ,(2,1,1),(0,2,0),(2,0,0)AM AB DA =-==设(,,)x y z =n 是平面MAB 的法向量,则0,0.AM AB ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即20,20.x y z y -++=⎧⎨=⎩ 可取(1,0,2)=n .DA 是平面MCD 的法向量,因此5cos ,5||||DA DA DA ⋅==n n n ,2sin ,5DA =n , 所以面MAB 与面MCD . 17.【2018年高考江苏卷】如图,在正三棱柱ABC −A 1B 1C 1中,AB =AA 1=2,点P ,Q 分别为A 1B 1,BC 的中点.(1)求异面直线BP 与AC 1所成角的余弦值;(2)求直线CC 1与平面AQC 1所成角的正弦值.【答案】(1;(2.【解析】如图,在正三棱柱ABC −A 1B 1C 1中,设AC ,A 1C 1的中点分别为O ,O 1,则OB ⊥OC ,OO 1⊥OC ,OO 1⊥OB ,以1,{},OB OCOO 为基底,建立空间直角坐标系O −xyz. 因为AB =AA 1=2,所以1110,1,0,,0,1,0,0,1,())()()2,,0,1,2)()A B C A B C --.(1)因为P 为A 1B 1的中点,所以1,2)2P -, 从而131(,,2)(0,2,22),BP AC ==--,故111|||cos ,|||||5BP AC BP AC BP AC ⋅===⋅. 因此,异面直线BP 与AC 1 (2)因为Q 为BC 的中点,所以1,0)2Q , 因此33(,0)2AQ =,11(0,2,2),(0,0,2)AC CC ==.设n =(x ,y ,z )为平面AQC 1的一个法向量, 则10,0,AQ AC ⎧⎪⎨⎪⎩⋅=⋅=n n 即30,2220.y y z +=⎪+=⎩不妨取1,1)=-n ,设直线CC 1与平面AQC 1所成角为θ, 则111||sin |cos |,|||CC CC CC |θ==⋅⋅==n n n 所以直线CC 1与平面AQC 1. 18.【2018年高考江苏卷】在平行六面体1111ABCD A B C D -中,1111,AA AB AB B C =⊥.求证:(1)AB ∥平面11A B C ; (2)平面11ABB A ⊥平面1A BC . 【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(1)在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AB ∥A 1B 1. 因为AB ⊄平面A 1B 1C ,A 1B 1⊂平面A 1B 1C , 所以AB ∥平面A 1B 1C .(2)在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,四边形ABB 1A 1为平行四边形. 又因为AA 1=AB ,所以四边形ABB 1A 1为菱形, 因此AB 1⊥A 1B .又因为AB 1⊥B 1C 1,BC ∥B 1C 1, 所以AB 1⊥BC .又因为A 1B ∩BC =B ,A 1B ⊂平面A 1BC ,BC ⊂平面A 1BC , 所以AB 1⊥平面A 1BC . 因为AB 1⊂平面ABB 1A 1, 所以平面ABB 1A 1⊥平面A 1BC .19.【2018年高考浙江卷】如图,已知多面体ABCA 1B 1C 1,A 1A ,B 1B ,C 1C 均垂直于平面ABC ,∠ABC =120°,A 1A =4,C 1C =1,AB =BC =B 1B =2.(1)证明:AB 1⊥平面A 1B 1C 1;(2)求直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2【解析】方法一:(1)由11112,4,2,,AB AA BB AA AB BB AB ===⊥⊥得111AB A B ==, 所以2221111A B AB AA +=.故111AB A B ⊥.由2BC =,112,1,BB CC ==11,BB BC CC BC ⊥⊥得11B C =由2,120AB BC ABC ==∠=︒得AC =由1CC AC ⊥,得1AC =,所以2221111AB B C AC +=,故111AB B C ⊥.因此1AB ⊥平面111A B C .(2)如图,过点1C 作111C D A B ⊥,交直线11A B 于点D ,连结AD .由1AB ⊥平面111A B C 得平面111A B C ⊥平面1ABB , 由111C D A B ⊥得1C D ⊥平面1ABB , 所以1C AD ∠是1AC 与平面1ABB 所成的角.由111111BC A B AC ==111111cos C A B C A B ∠=∠=,所以1C D =故111sin 13C D C AD AC ∠==. 因此,直线1AC 与平面1ABB所成的角的正弦值是13. 方法二:(1)如图,以AC 的中点O 为原点,分别以射线OB ,OC 为x ,y 轴的正半轴,建立空间直角坐标系O -xyz .由题意知各点坐标如下:111(0,(1,0,0),(0,(1,0,2),A B A B C因此11111(1,3,2),(1,3,2),(0,23),AB A B AC ==-=- 由1110AB A B ⋅=得111AB A B ⊥.由1110AB AC ⋅=得111AB AC ⊥. 所以1AB ⊥平面111A B C . (2)设直线1AC 与平面1ABB 所成的角为θ.由(1)可知11(0,23,1),(1,3,0),(0,0,2),AC AB BB ===设平面1ABB 的法向量(,,)x y z =n .由10,0,AB BB ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即0,20,x z ⎧+=⎪⎨=⎪⎩可取(=n .所以111|sin |cos ,|13|||AC AC AC θ⋅===⋅n |n n |. 因此,直线1AC 与平面1ABB 所成的角的正弦值是13. 【名师点睛】本题主要考查空间点、线、面位置关系,直线与平面所成的角等基础知识,同时考查空间想象能力和运算求解能力.20.【2018年高考北京卷理数】如图,在三棱柱ABC −111A B C 中,1CC ⊥平面ABC ,D,E ,F ,G 分别为1AA ,AC ,11A C ,1BB 的中点,AB=BC,AC =1AA =2.(1)求证:AC ⊥平面BEF ;(2)求二面角B−CD −C 1的余弦值;(3)证明:直线FG 与平面BCD 相交.【答案】(1)见解析;(2)21;(3)见解析. 【解析】(1)在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,∵CC 1⊥平面ABC ,∴四边形A 1ACC 1为矩形.又E ,F 分别为AC ,A 1C 1的中点,∴AC ⊥EF .∵AB =BC .∴AC ⊥BE ,∴AC ⊥平面BEF .(2)由(1)知AC ⊥EF ,AC ⊥BE ,EF ∥CC 1.又CC 1⊥平面ABC ,∴EF ⊥平面ABC .∵BE ⊂平面ABC ,∴EF ⊥BE .如图建立空间直角坐标系E -xyz .由题意得B (0,2,0),C (-1,0,0),D (1,0,1),F (0,0,2),G (0,2,1).∴=(201)=(120)CD CB ,,,,,, 设平面BCD 的法向量为()a b c =,,n , ∴00CD CB ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n ,∴2020a c a b +=⎧⎨+=⎩, 令a =2,则b =-1,c =-4,∴平面BCD 的法向量(214)=--,,n , 又∵平面CDC 1的法向量为=(020)EB ,,,∴cos =||||EBEB EB ⋅<⋅>=-n n n .由图可得二面角B -CD -C 1为钝角,所以二面角B -CD -C 1的余弦值为 (3)由(2)知平面BCD 的法向量为(214)=--,,n , ∵G (0,2,1),F (0,0,2),∴=(021)GF -,,, ∴2GF ⋅=-n ,∴n 与GF 不垂直,∴GF 与平面BCD 不平行且不在平面BCD 内,∴GF 与平面BCD 相交.21.【2018年高考天津卷理数】如图,AD BC ∥且AD =2BC ,AD CD ⊥,EG AD ∥且EG =AD ,CD FG ∥且CD =2FG ,DG ABCD ⊥平面,DA =DC =DG =2.(1)若M 为CF 的中点,N 为EG 的中点,求证:MN CDE ∥平面;(2)求二面角E BC F --的正弦值;(3)若点P 在线段DG 上,且直线BP 与平面ADGE 所成的角为60°,求线段DP 的长.【答案】(1)见解析;(2;(3)3. 【解析】本小题主要考查直线与平面平行、二面角、直线与平面所成的角等基础知识.考查用空间向量解决立体几何问题的方法.考查空间想象能力、运算求解能力和推理论证能力.满分13分. 依题意,可以建立以D 为原点,分别以DA ,DC ,DG 的方向为x 轴,y 轴,z 轴的正方向的空间直角坐标系(如图),可得D (0,0,0),A (2,0,0),B (1,2,0),C (0,2,0),E (2,0,2),F (0,1,2),G (0,0,2),M (0,32,1),N (1,0,2).(1)依题意DC =(0,2,0),DE =(2,0,2).设n 0=(x ,y ,z )为平面CDE 的法向量,则0000DC DE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,,n n 即20220y x z =⎧⎨+=⎩,,不妨令z=–1,可得n 0=(1,0,–1).又MN =(1,32-,1),可得00MN ⋅=n ,又因为直线MN ⊄平面CDE ,所以MN ∥平面CDE .(2)依题意,可得BC =(–1,0,0),(122)BE =-,,,CF =(0,–1,2). 设n =(x ,y ,z )为平面BCE 的法向量,则00BC BE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,,n n 即0220x x y z -=⎧⎨-+=⎩,, 不妨令z =1,可得n =(0,1,1).设m =(x ,y ,z )为平面BCF 的法向量,则00BC CF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,,m m 即020x y z -=⎧⎨-+=⎩,, 不妨令z =1,可得m =(0,2,1).因此有cos<m ,n>=||||⋅=m n m n sin<m ,n. 所以,二面角E –BC –F. (3)设线段DP 的长为h (h ∈[0,2]),则点P 的坐标为(0,0,h ),可得(12)BP h =--,,. 易知,DC =(0,2,0)为平面ADGE 的一个法向量,故 cos BP DC BP DC BP DCh ⋅<⋅>==,解得h ∈[0,2]..所以线段DP的长为3。

2020版高考数学高分复习理数通用版:第六单元 解三角形

2020版高考数学高分复习理数通用版:第六单元  解三角形

资料正文内容下拉开始>>第六单元解三角形教材复习课“解三角形”相关基础知识一课过1.正弦定理asin A=bsin B=csin 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=2R sin A,b=2R sin B,c=2R sin C. 2.余弦定理a2=b2+c2-2bc cos_A,b2=a2+c2-2ac cos B,c2=a2+b2-2ab cos_C.余弦定理可以变形:cos A=b2+c2-a22bc,cos B=a2+c2-b22ac,cos C=a2+b2-c22ab.[小题速通]1.设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若a=2,c=2 3,cos A=3 2,且b<c,则b=()A.3B.2 2C.2 D. 3解析:选C由a2=b2+c2-2bc cos A,得4=b2+12-6b,解得b=2或4,∵b<c,∴b=2.2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若b2+c2-a2=bc,则角A的大小为()A.30°B.60°C.120°D.150°解析:选B由余弦定理可得b2+c2-a2=2bc cos A,又因为b2+c2-a2=bc,所以cosA =12,则A =60°.3.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若a sin A +b sin B <c sin C ,则△ABC 的形状是( )A .锐角三角形B .直角三角形C .钝角三角形D .不确定解析:选C 根据正弦定理可得a 2+b 2<c 2.由余弦定理得cos C =a 2+b 2-c 22ab <0,所以角C 是钝角,故选C.4.(2018·郑州质量预测)已知a ,b ,c 分别为△ABC 三个内角A ,B ,C 的对边,且(b -c )(sin B +sin C )=(a -3c )sin A ,则角B 的大小为( )A .30°B .45°C .60°D .120°解析:选A 由正弦定理及(b -c )(sin B +sin C )=(a -3c )·sin A ,得(b -c )(b +c )=(a -3c )a ,即b 2-c 2=a 2-3ac ,所以a 2+c 2-b 2=3ac ,又因为cos B =a 2+c 2-b 22ac,所以cos B =32,所以B =30°. 5.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 =0,则B =________.解析:由正弦定理可得sin B cos C +3sin B sin C =sin A =sin(B +C )=sin B cos C +sin C cos B ,则3sin B sin C =sin C cos B ,又sin C ≠0,所以tan B =33,则B =30°. 答案:30°[清易错]1.由正弦定理解已知三角形的两边和其中一边的对角求另一边的对角时易忽视解的判断.2.利用正、余弦定理解三角形时,要注意三角形内角和定理对角的范围的限制. 1.在△ABC 中,若a =18,b =24,A =45°,则此三角形解的情况是( ) A .无解 B .两解 C .一解D .不确定解析:选B ∵a sin A =b sin B ,∴sin B =b a sin A =2418sin 45°=223.又∵a <b ,∴B 有两个解,即此三角形有两解.2.设△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若a =3,sin B =12,C =π6,则b=________.解析:在△ABC 中,∵sin B =12,0<B <π,∴B =π6或B =5π6.又∵B +C <π,C =π6,∴B =π6,∴A =2π3.∵a sin A =b sin B ,∴b =a sin B sin A=1. 答案:13.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知a =7,b =8,c =13,则角C 的大小为________.解析:∵在△ABC 中,a =7,b =8,c =13,∴由余弦定理可得cos C =a 2+b 2-c 22ab =72+82-1322×7×8=-12,∵C ∈(0,π),∴C =2π3. 答案:2π3设△ABC 的边为a ,b ,c ,所对的三个角为A ,B ,C ,其面积为S . (1)S =12ah (h 表示边a 上的高).(2)S =12bc sin A =12ac sin B =12ab sin C .(3)S =12r (a +b +c )(r 为△ABC 内切圆的半径).[小题速通]1.在△ABC 中,a ,b ,c 分别是角A ,B ,C 的对边,若a =1,b =3,B =60°,则△ABC 的面积为( )A.12B.32C .1 D. 3解析:选B 在△ABC 中,由正弦定理可得sin A =a sin B b =12,则A =30°,所以C =90°,则△ABC 的面积S =12ab sin C =12×1×3×1=32.2.在△ABC 中,A =60°,AB =2,且△ABC 的面积为32,则BC 的长为( ) A.32B. 3 C .2 3D .2解析:选B 由题意S △ABC =12·AB ·AC ·sin A =32,则AC =1,由余弦定理可得BC =4+1-2×2×1×cos 60°= 3.3.在△ABC 中,B =120°,AC =7,AB =5,则△ABC 的面积为________. 解析:由余弦定理知72=52+BC 2-2×5×BC ×cos 120°, 即49=25+BC 2+5BC ,解得BC =3.故S △ABC =12AB ·BC sin B =12×5×3×32=1534.答案:15344.在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知△ABC 的面积为315,b -c =2,cos A =-14,则a 的值为________.解析:由cos A =-14,得sin A =154,所以△ABC 的面积为12bc sin A =12bc ×154=315,解得bc =24,又b -c =2,所以a 2=b 2+c 2-2bc cos A =(b -c )2+2bc -2bc cos A =22+2×24-2×24×⎝⎛⎭⎫-14=64,解得a =8. 答案:8[清易错]应用三角形面积公式S =12ab sin C =12ac sin B =12bc sin A 时,注意公式中的角应为两边的夹角.在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若a =2,c =23,A =30°,则△ABC 的面积为________.解析:∵a =2,c =23,A =30°, ∴由正弦定理得sin C =c ·sin A a =32,∴C =60°或120°, ∴B =90°或30°,则S △ABC =12ac sin B =23或 3.答案:23或 31.仰角和俯角在视线和水平线所成的角中,视线在水平线上方的角叫仰角,在水平线下方的角叫俯角(如图①).2.方位角从指北方向顺时针转到目标方向线的水平角,如B 点的方位角为α(如图②). 3.方向角相对于某一正方向的水平角.(1)北偏东α,即由指北方向顺时针旋转α到达目标方向(如图③); (2)北偏西α,即由指北方向逆时针旋转α到达目标方向; (3)南偏西等其他方向角类似.4.坡角与坡度(1)坡角:坡面与水平面所成的二面角(如图④,角θ为坡角);(2)坡度:坡面的铅直高度与水平长度之比(如图④,i 为坡度).坡度又称为坡比. [小题速通]1.(2018·潍坊调研)海面上有A ,B ,C 三个灯塔,AB =10 n mile ,从A 望C 和B 成60°视角,从B 望C 和A 成75°视角,则BC =( )A .10 3 n mile B.1063 n mileC .5 2 n mileD .5 6 n mile解析:选D 如图,在△ABC 中,C =180°-60°-75°=45°,又A=60°,由正弦定理,得AB sin C =BC sin A ,即10sin 45°=BC sin 60°,解得BC =5 6.2.江岸边有一炮台高30 m ,江中有两条船,船与炮台底部在同一水平面上,由炮台顶部测得俯角分别为45°和60°,而且两条船与炮台底部连线成30°角,则两条船相距________m.解析:如图,OM =AO ·tan 45°=30(m), ON =AO ·tan 30°=33×30=103(m), 在△MON 中,由余弦定理得, MN =900+300-2×30×103×32=300=103(m). 答案:10 33.如图,一艘船上午9:30在A 处测得灯塔S 在它的北偏东30°的方向,之后它继续沿正北方向匀速航行,上午10:00到达B 处,此时又测得灯塔S 在它的北偏东75°的方向,且与它相距8 2 n mile.则此船的航速是________n mile/h.解析:设航速为v n mile/h ,在△ABS 中AB =12v ,BS =82,∠BSA =45°,由正弦定理得82sin 30°=12v sin 45°,则v =32.答案:32[清易错]易混淆方位角与方向角概念:方位角是指北方向线按顺时针转到目标方向线之间的水平夹角,而方向角是正北或正南方向线与目标方向线所成的锐角.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°.一、选择题1.已知△ABC中,sin A∶sin B∶sin C=1∶1∶3,则此三角形的最大内角为() A.60°B.90°C.120°D.135°解析:选C∵sin A∶sin B∶sin C=1∶1∶3,∴a∶b∶c=1∶1∶3,设a=m,则b=m,c=3m.∴cos C=a2+b2-c22ab=m2+m2-3m22m2=-12,∴C=120°.2.在△ABC中,已知b=40,c=20,C=60°,则此三角形的解的情况是() A.有一解B.有两解C.无解D.有解但解的个数不确定解析:选C由正弦定理得bsin B=csin C,∴sin B=b sin Cc=40×3220=3>1.∴角B不存在,即满足条件的三角形不存在.3.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若c=2a,b=4,cos B=1 4.则c的值为()A.4 B.2 C.5 D.6解析:选A∵c=2a,b=4,cos B=1 4,∴由余弦定理得b2=a2+c2-2ac cos B,即16=14c2+c2-14c2=c2,解得c=4.4.已知△ABC中,内角A,B,C所对边分别为a,b,c,若A=π3,b=2a cos B,c=1,则△ABC的面积等于()A.32 B.34C.36 D.38解析:选B由正弦定理得sin B=2sin A cos B,故tan B =2sin A =2sin π3=3,又B ∈(0,π),所以B =π3,又A =B =π3,则△ABC 是正三角形,所以S △ABC =12bc sin A =12×1×1×32=34.5.(2018·湖南四校联考)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若(a 2+b 2-c 2)tan C =ab ,则角C 的大小为( )A.π6或5π6 B.π3或2π3 C.π6D.2π3解析:选A 由题意知,a 2+b 2-c 22ab =12tan C ⇒cos C =cos C 2sin C ,sin C =12,又C ∈(0,π),∴C =π6或5π6.6.已知A ,B 两地间的距离为10 km ,B ,C 两地间的距离为20 km ,现测得∠ABC =120°,则A ,C 两地间的距离为( )A .10 kmB .10 3 kmC .10 5 kmD .107 km解析:选D 如图所示,由余弦定理可得,AC 2=100+400-2×10×20×cos 120°=700,∴AC =107(km).7.(2018·贵州质检)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,若c 2=(a -b )2+6,C =π3,则△ABC 的面积是( )A .3 B.932 C.332D .3 3解析:选C ∵c 2=(a -b )2+6, ∴c 2=a 2+b 2-2ab +6.①∵C =π3,∴c 2=a 2+b 2-2ab cos π3=a 2+b 2-ab .②由①②得-ab +6=0,即ab =6. ∴S △ABC =12ab sin C =12×6×32=332.8.一艘海轮从A 处出发,以每小时40 n mile 的速度沿南偏东40°的方向直线航行,30分钟后到达B 处,在C 处有一座灯塔,海轮在A 处观察灯塔,其方向是南偏东70°,在B处观察灯塔,其方向是北偏东65°,那么B ,C 两点间的距离是( )A .10 2 n mileB .10 3 n mileC .20 3 n mileD .20 2 n mile解析:选A 画出示意图如图所示,易知,在△ABC 中,AB =20,∠CAB =30°,∠ACB =45°,根据正弦定理得BC sin 30°=AB sin 45°,解得BC=10 2.故B ,C 两点间的距离是10 2 n mile. 二、填空题9.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,且a =2,cos C =-14,3sin A=2sin B ,则c =________.解析:因为3sin A =2sin B ,所以由正弦定理可得3a =2b ,则b =3,由余弦定理可得c 2=a 2+b 2-2ab cos C =4+9-2×2×3×⎝⎛⎭⎫-14=16,则c =4. 答案:410.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .若角A ,B ,C 成等差数列,且边a ,b ,c 成等比数列,则△ABC 的形状为________.解析:∵在△ABC 中,角A ,B ,C 成等差数列, ∴2B =A +C ,由三角形内角和定理,可得B =π3,又∵边a ,b ,c 成等比数列,∴b 2=ac , 由余弦定理可得b 2=a 2+c 2-2ac cos B , ∴ac =a 2+c 2-ac ,即a 2+c 2-2ac =0, 故(a -c )2=0,可得a =c , 所以△ABC 的形状为等边三角形. 答案:等边三角形11.已知△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,且a =x ,b =2,B =45°,若三角形有两解,则x 的取值范围为________.解析:由AC =b =2,要使三角形有两解,就是要使以C 为圆心,以2为半径的圆与AB 有两个交点,当A =90°时,圆与AB 相切,只有一解;当A =45°时,交于B 点,也就是只有一解,所以要使三角形有两解,需满足45°<A <90°,即22<sin A <1,由正弦定理可得a =x =b sin Asin B=22sin A ,所以2<x <2 2. 答案:(2,22)12.如图,航空测量组的飞机航线和山顶在同一铅直平面内,已知飞机的飞行高度为10 000 m ,速度为50 m/s.某一时刻飞机看山顶的俯角为15°,经过420 s 后看山顶的俯角为45°,则山顶的海拔高度为________m .(取2=1.4,3=1.7)解析:如图,作CD 垂直于AB 的延长线于点D ,由题意知∠A =15°,∠DBC =45°,∴∠ACB =30°,AB =50×420=21 000(m).又在△ABC 中,BC sin A =ABsin ∠ACB ,∴BC =21 00012×sin 15°=10 500(6-2).∵CD ⊥AD ,∴CD =BC ·sin ∠DBC =10 500(6-2)×22=10 500(3-1)=7 350. 故山顶的海拔高度h =10 000-7 350=2 650(m). 答案:2 650 三、解答题13.(2017·山东高考)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知b =3,AB ―→AC ―→=-6,S △ABC =3,求A 和a .解:因为AB ―→·AC ―→=-6, 所以bc cos A =-6, 又S △ABC =3, 所以bc sin A =6,因此tan A =-1,又0<A <π, 所以A =3π4. 又b =3,所以c =2 2.由余弦定理a 2=b 2+c 2-2bc cos A , 得a 2=9+8-2×3×22×⎝⎛⎭⎫-22=29, 所以a =29.14.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知2b cos C =a cos C +c cos A . (1)求角C 的大小;(2)若b =2,c =7,求a 及△ABC 的面积. 解:(1)∵2b cos C =a cos C +c cos A ,∴由正弦定理可得2sin B cos C =sin A cos C +cos A sin C ,即2sin B cos C =sin(A +C )=sin B.又sin B ≠0,∴cos C =12,C =π3.(2)∵b =2,c =7,C =π3,∴由余弦定理可得7=a 2+4-2×a ×2×12,即a 2-2a -3=0, 解得a =3或-1(舍去),∴△ABC 的面积S =12ab sin C =12×3×2×32=332.高考研究课(一)正、余弦定理的3个基础点——边角、形状和面积 [全国卷5年命题分析][典例] ,b ,c .已知a >b ,a =5,c =6,sin B =35.(1)求b 和sin A 的值; (2)求sin ⎝⎛⎭⎫2A +π4的值. [解] (1)在△ABC 中,因为a >b , 故由sin B =35,可得cos B =45.由已知及余弦定理,得b 2=a 2+c 2-2ac cos B =13, 所以b =13.由正弦定理a sin A =b sin B ,得sin A =a sin B b =31313.所以b 的值为13,sin A 的值为31313.(2)由(1)及a <c ,得cos A =21313,所以sin 2A =2sin A cos A =1213,cos 2A =1-2sin 2A =-513. 故sin ⎝⎛⎭⎫2A +π4=sin 2A cos π4+cos 2A sin π4=22×⎝⎛⎭⎫1213-513=7226. [方法技巧]应用正、余弦定理的解题策略(1)解三角形时,如果式子中含有角的余弦或边的二次式,要考虑用余弦定理;如果式子中含有角的正弦或边的一次式时,则考虑用正弦定理;以上特征都不明显时,则要考虑两个定理都有可能用到.(2)三角形解的个数的判断:已知两角和一边,该三角形是确定的,其解是唯一的;已知两边和一边的对角,该三角形具有不唯一性,通常根据三角函数值的有界性和大边对大角定理进行判断.[即时演练]1.(2017·山东高考)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若△ABC 为锐角三角形,且满足sin B (1+2cos C )=2sin A cos C +cos A sin C ,则下列等式成立的是( )A .a =2bB .b =2aC .A =2BD .B =2A解析:选A 由题意可知sin B +2sin B cos C =sin A cos C +sin(A +C ),即2sin B cos C =sin A cos C ,又cos C ≠0,故2sin B =sin A ,由正弦定理可知a =2b .2.(2017·全国卷Ⅱ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若2b cos B =a cos C +c cos A ,则B =________.解析:法一:由2b cos B =a cos C +c cos A 及正弦定理,得 2sin B cos B =sin A cos C +sin C cos A =sin(A +C )=sin B >0, 因此cos B =12.又0<B <π,所以B =π3.法二:由2b cos B =a cos C +c cos A 及余弦定理,得 2b ·a 2+c 2-b 22ac =a ·a 2+b 2-c 22ab +c ·b 2+c 2-a 22bc ,整理得,a 2+c 2-b 2=ac , 所以2ac cos B =ac >0,cos B =12.又0<B <π,所以B =π3.答案:π33.(2018·成都二诊)如图,在平面四边形ABCD 中,已知A =π2,B =2π3,AB =6.在AB 边上取点E ,使得BE =1,连接EC ,ED .若∠CED =2π3,EC =7.(1)求sin ∠BCE 的值; (2)求CD 的长.解:(1)在△BEC 中,由正弦定理,知BE sin ∠BCE =CEsin B .∵B =2π3,BE =1,CE =7,∴sin ∠BCE =BE ·sin B CE =327=2114.(2)∵∠CED =B =2π3,∴∠DEA =∠BCE ,∴cos ∠DEA =1-sin 2∠DEA =1-sin 2∠BCE =1-328=5714.∵A =π2,∴△AED 为直角三角形,又AE =5,∴ED =AE cos ∠DEA =55714=27.在△CED 中,CD 2=CE 2=+DE 2-2CE ·DE ·cos ∠CED =7+28-2×7×27×⎝⎛⎭⎫-12=49.∴CD =7.+b )sin(A -B )=(a -b )·sin(A +B )”,试判断三角形的形状.[解] ∵(a 2+b 2)sin(A -B )=(a 2-b 2)sin(A +B ), ∴b 2[sin(A +B )+sin(A -B )]=a 2[sin(A +B )-sin(A -B )], ∴2sin A cos B ·b 2=2cos A sin B ·a 2, 即a 2cos A sin B =b 2sin A cos B. 法一:用“边化角”解题由正弦定理得a =2R sin A ,b =2R sin B , ∴sin 2A cos A sin B =sin 2B sin A cos B , 又sin A ·sin B ≠0,∴sin A cos A =sin B cos B , ∴sin 2A =sin 2B .在△ABC 中,0<2A <2π,0<2B <2π, ∴2A =2B 或2A =π-2B ,∴A =B 或A +B =π2.∴△ABC 为等腰三角形或直角三角形. 法二:用“角化边”解题 由正弦定理、余弦定理得:a 2b ·b 2+c 2-a 22bc =b 2a ·a 2+c 2-b 22ac , ∴a 2(b 2+c 2-a 2)=b 2(a 2+c 2-b 2), ∴(a 2-b 2)(a 2+b 2-c 2)=0, ∴a 2-b 2=0或a 2+b 2-c 2=0. 即a =b 或a 2+b 2=c 2.∴△ABC 为等腰三角形或直角三角形. [方法技巧]判断三角形形状的2种方法(1)“边化角”利用正弦、余弦定理把已知条件转化为只含内角的三角函数间的关系,通过三角函数恒等变形,得出内角的关系,从而判断出三角形的形状,此时要注意应用A +B +C =π这个结论.(2)“角化边”利用正弦、余弦定理把已知条件转化为只含边的关系,通过因式分解、配方等得出边的相应关系,从而判断三角形的形状.[提醒] 在两种解法的等式变形中,一般两边不要约去公因式,应移项提取公因式,以免漏解.[即时演练]1.设△ABC 的内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若b cos C +c cos B =a sin A ,则△ABC 的形状为( )A .锐角三角形B .直角三角形C .钝角三角形D .不确定解析:选B 依据题设条件的特点,由正弦定理, 得sin B cos C +cos B sin C =sin 2A ,有sin(B +C )=sin 2A , 从而sin(B +C )=sin A =sin 2A ,解得sin A =1, ∴A =π2,∴△ABC 是直角三角形.2.在△ABC 中,“2a sin A =(2b +c )sin B +(2c +b )sin C ,且sin B +sin C =1”,试判断△ABC 的形状.解:由已知,根据正弦定理得2a 2=(2b +c )b +(2c +b )c , 即a 2=b 2+c 2+bc ,由余弦定理得,cos A =-12,sin A =32,则sin 2A =sin 2B +sin 2C +sin B sin C . 又sin B +sin C =1,所以sin B sin C =14,解得sin B =sin C =12.因为0<B <π2,0<C <π2,故B =C =π6,所以△ABC 是等腰钝角三角形.[典例] (2017·a ,b ,c ,已知sin(A +C )=8sin 2B2.(1)求cos B ;(2)若a +c =6,△ABC 的面积为2,求b .[解] (1)由题设及A +B +C =π得sin B =8sin 2B2,即sin B =4(1-cos B ), 故17cos 2B -32cos B +15=0, 解得cos B =1517或cos B =1(舍去).(2)由cos B =1517,得sin B =817,故S △ABC =12ac sin B =417ac .又S △ABC =2,则ac =172. 由余弦定理及a +c =6得b 2=a 2+c 2-2ac cos B =(a +c )2-2ac (1+cos B ) =36-2×172×⎝⎛⎭⎫1+1517=4. 所以b =2. [方法技巧]三角形面积公式的应用原则(1)对于面积公式S =12ab sin C =12ac sin B =12bc sin A ,一般是已知哪一个角就使用哪一个公式.(2)与面积有关的问题,一般要用到正弦定理或余弦定理进行边和角的转化. [即时演练]1.(2018·太原一模)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若A =60°,b =1,S △ABC =3,则c 等于( )A .1B .2C .3D .4解析:选D ∵S △ABC =12bc sin A ,∴3=12×1×c ×32,∴c =4.2.(2018·陕西四校联考)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且cos A =13. (1)求cos 2B +C2+cos 2A 的值;(2)若a =3,求△ABC 面积的最大值. 解:(1)cos 2B +C2+cos 2A =1+cos (B +C )2+2cos 2A -1=12-cos A 2+2cos 2A -1 =12-12×13+2×⎝⎛⎭⎫132-1 =-49.(2)由余弦定理可得(3)2=b 2+c 2-2bc cos A =b 2+c 2-23bc ≥2bc -23bc =43bc ,所以bc ≤94,当且仅当b =c =32时,bc 有最大值94.又cos A =13,A ∈(0,π),所以sin A =1-cos 2A =1-⎝⎛⎭⎫132=223,于是△ABC 面积的最大值为12×94×223=324.1.(2016·全国卷Ⅲ)在△ABC 中,B =π4,BC 边上的高等于13BC ,则cos A =( )A.31010B.1010 C .-1010D .-31010解析:选C 法一:设△ABC 中角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c , 则由题意得S △ABC =12a ·13a =12ac sin B ,∴c =23a .由余弦定理得b 2=a 2+c 2-2ac cos B =a 2+29a 2-2×a ×23a ×22=59a 2,∴b =53a .∴cos A =b 2+c 2-a 22bc =59a 2+29a 2-a 22×53a ×23a=-1010.法二:如图,AD 为△ABC 中BC 边上的高.设BC =a ,由题意知AD =13BC =13a ,B =π4,易知BD =AD =13a ,DC =23a .在Rt △ABD 中,由勾股定理得, AB =⎝⎛⎭⎫13a 2+⎝⎛⎭⎫13a 2=23a .同理,在Rt △ACD 中,AC = ⎝⎛⎭⎫13a 2+⎝⎛⎭⎫23a 2=53a . ∴cos A =59a 2+29a 2-a 22×53a ×23a=-1010.2.(2017·全国卷Ⅲ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知C =60°,b =6,c =3,则A =________.解析:由正弦定理,得sin B =b sin Cc =6sin 60°3=22, 因为0°<B <180°,所以B =45°或135°. 因为b <c ,所以B <C ,故B =45°, 所以A =180°-60°-45°=75°. 答案:75°3.(2016·全国卷Ⅱ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若cos A =45,cos C=513,a =1,则b =________. 解析:因为A ,C 为△ABC 的内角,且cos A =45,cos C =513,所以sin A =35,sin C =1213,所以sin B =sin(π-A -C )=sin(A +C ) =sin A cos C +cos A sin C =35×513+45×1213=6365.又a =1,所以由正弦定理得b =a sin B sin A =6365×53=2113.答案:21134.(2017·全国卷Ⅰ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知△ABC 的面积为a 23sin A. (1)求sin B sin C ;(2)若6cos B cos C =1,a =3,求△ABC 的周长. 解:(1)由题设得12ac sin B =a 23sin A ,即12c sin B =a 3sin A. 由正弦定理得12sin C sin B =sin A 3sin A .故sin B sin C =23.(2)由题设及(1)得cos B cos C -sin B sin C =-12,即cos(B +C )=-12.所以B +C =2π3,故A =π3.由题设得12bc sin A =a 23sin A,即bc =8.由余弦定理得b 2+c 2-bc =9,即(b +c )2-3bc =9, 得b +c =33.故△ABC 的周长为3+33.5.(2017·全国卷Ⅲ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知sin A +3cos A =0,a =27,b =2.(1)求c ;(2)设D 为BC 边上一点,且AD ⊥AC ,求△ABD 的面积. 解:(1)由已知可得tan A =-3,所以A =2π3.在△ABC 中,由余弦定理得28=4+c 2-4c cos 2π3, 即c 2+2c -24=0. 解得c =4(负值舍去). (2)由题设可得∠CAD =π2,所以∠BAD =∠BAC -∠CAD =π6.故△ABD 的面积与△ACD 的面积的比值为 12AB ·AD ·sin π612AC ·AD =1.又△ABC 的面积为12×4×2×sin 2π3=23,所以△ABD 的面积为 3.6.(2016·全国卷Ⅰ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知2cos C (a cos B +b cos A )=c .(1)求C ;(2)若c =7,△ABC 的面积为332,求△ABC 的周长. 解:(1)由已知及正弦定理得2cos C (sin A cos B +sin B cos A )=sin C , 即2cos C sin(A +B )=sin C , 故2sin C cos C =sin C .因为sin C ≠0,可得cos C =12,所以C =π3.(2)由已知得12ab sin C =332.又C =π3,所以ab =6.由已知及余弦定理得a 2+b 2-2ab cos C =7, 故a 2+b 2=13,从而(a +b )2=25. 所以△ABC 的周长为5+7.7.(2015·全国卷Ⅱ)△ABC 中,D 是BC 上的点,AD 平分∠BAC ,BD =2DC . (1)求sin Bsin C; (2)若∠BAC =60°,求B . 解:(1)由正弦定理,得AD sin B =BD sin ∠BAD ,AD sin C =DCsin ∠CAD . 因为AD 平分∠BAC ,BD =2DC , 所以sin B sin C =DC BD =12.(2)因为C =180°-(∠BAC +B ),∠BAC =60°, 所以sin C =sin(∠BAC +B )=32cos B +12sin B. 由(1)知2sin B =sin C ,所以tan B =33, 所以B =30°.8.(2013·全国卷Ⅱ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知a =b cos C +c sin B.(1)求B ;(2)若b =2,求△ABC 面积的最大值.解:(1)由已知及正弦定理得sin A =sin B cos C +sin C sin B . ① 又A =π-(B +C ),故sin A =sin(B +C )=sin B cos C +cos B sin C . ② 由①②和C ∈(0,π)得sin B =cos B. 又B ∈(0,π),所以B =π4.(2)△ABC 的面积S =12ac sin B =24ac .由已知及余弦定理得4=a 2+c 2-2ac cos π4.又a 2+c 2≥2ac ,故ac ≤42-2,当且仅当a =c 时,等号成立. 因此△ABC 面积的最大值为24×42-2=2+1.一、选择题1.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知a =1,b =3,A =30°,若B 为锐角,则A ∶B ∶C =( )A .1∶1∶3B .1∶2∶3C .1∶3∶2D .1∶4∶1解析:选B 因为a =1,b =3,A =30°,B 为锐角,所以由正弦定理可得sin B =b sin A a =32,则B =60°,所以C =90°,则A ∶B ∶C =1∶2∶3. 2.如果将直角三角形三边增加相同的长度,则新三角形一定是( ) A .锐角三角形 B .钝角三角形 C .直角三角形D .根据增加的长度确定三角形的形状解析:选A 设原来直角三角形的三边长是a ,b ,c 且a 2=b 2+c 2,在原来的三角形三条边长的基础上都加上相同的长度,设为d ,原来的斜边仍然是最长的边,故cos A =(b +d )2+(c +d )2-(a +d )22(b +d )(c +d )=2bd +2cd +d 2-2ad2(b +d )(c +d )>0,所以新三角形中最大的角是一个锐角,故选A.3.(2018·太原模拟)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若b 2+c 2-a 2=3bc ,且b =3a ,则下列关系一定不成立的是( )A .a =cB .b =cC .2a =cD .a 2+b 2=c 2解析:选B 由余弦定理,得cos A =b 2+c 2-a 22bc =3bc 2bc =32,则A =30°.又b =3a ,由正弦定理得sin B =3sin A =3sin 30°=32,所以B =60°或120°.当B =60°时,△ABC 为直角三角形,且2a =c ,可知C 、D 成立;当B =120°时,C =30°,所以A =C ,即a =c ,可知A 成立,故选B.4.在直角梯形ABCD 中,AB ∥CD ,∠ABC =90°,AB =2BC =2CD ,则cos ∠DAC =( )A.1010B.31010C.55D.255解析:选B 如图所示,设CD =a ,则易知AC =5a ,AD =2a ,在△ACD 中,CD 2=AD 2+AC 2-2AD ×AC ×cos ∠DAC ,∴a 2=(2a )2+(5a )2-2×2a ×5a ×cos ∠DAC ,∴cos ∠DAC =31010. 5.在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若△ABC 的面积为S ,且2S =(a +b )2-c 2,则tan C 等于( )A.34B.43 C .-43D .-34解析:选C 因为2S =(a +b )2-c 2=a 2+b 2-c 2+2ab , 则由面积公式与余弦定理,得ab sin C =2ab cos C +2ab , 即sin C -2cos C =2,所以(sin C -2cos C )2=4, 即sin 2C -4sin C cos C +4cos 2C sin 2C +cos 2C =4,所以tan 2C -4tan C +4tan 2C +1=4,解得tan C =-43或tan C =0(舍去).6.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,且满足b 2+c 2-a 2=bc ,AB ―→·BC ―→>0,a =32,则b +c 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫1,32 B.⎝⎛⎭⎫32,32C.⎝⎛⎭⎫12,32D.⎝⎛⎦⎤12,32解析:选B 在△ABC 中,b 2+c 2-a 2=bc , 由余弦定理可得cos A =b 2+c 2-a 22bc =bc 2bc =12,∵A 是△ABC 的内角,∴A =60°. ∵a =32, ∴由正弦定理得a sin A =b sin B =c sin C =c sin (120°-B )=1,∴b +c =sin B +sin(120°-B )=32sin B +32cos B=3sin(B +30°).∵AB ―→·BC ―→=|AB ―→|·|BC ―→|·cos(π-B )>0, ∴cos B <0,B 为钝角,∴90°<B <120°,120°<B +30°<150°, 故sin(B +30°)∈⎝⎛⎭⎫12,32, ∴b +c =3sin(B +30°)∈⎝⎛⎭⎫32,32. 二、填空题7.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且2c cos B =2a +b ,若△ABC 的面积S =32c ,则ab 的最小值为________. 解析:将2c cos B =2a +b 中的边化为角可得2sin C cos B =2sin A +sin B =2sin C cos B +2sin B cos C +sin B .则2sin B cos C +sin B =0,因为sin B ≠0,所以cos C =-12,则C =120°,所以S =12ab sin 120°=32c ,则c =12ab .由余弦定理可得⎝⎛⎭⎫12ab 2=a 2+b 2-2ab cos C ≥3ab ,则ab ≥12,当且仅当a =b =23时取等号,所以ab 的最小值为12.答案:128.(2017·浙江高考)已知△ABC ,AB =AC =4,BC =2.点D 为AB 延长线上一点,BD =2,连接CD ,则△BDC 的面积是________,cos ∠BDC =________.解析:在△ABC 中,AB =AC =4,BC =2, 由余弦定理得cos ∠ABC =AB 2+BC 2-AC 22AB ·BC=42+22-422×4×2=14, 则sin ∠ABC =sin ∠CBD =154, 所以S △BDC =12BD ·BC sin ∠CBD =12×2×2×154=152.因为BD =BC =2,所以∠CDB =12∠ABC ,则cos ∠CDB = cos ∠ABC +12=104.答案:1521049.已知a ,b ,c 分别为△ABC 三个内角A ,B ,C 的对边,a =2,且(2+b )(sin A -sin B )=(c -b )sin C ,则△ABC 面积的最大值为________.解析:因为a =2,且(2+b )(sin A -sin B )=(c -b )sin C , 所以(a +b )(sin A -sin B )=(c -b )sin C . 由正弦定理得b 2+c 2-bc =4,又因为b 2+c 2≥2bc ,所以bc ≤4,当且仅当b =c =2时取等号,此时三角形为等边三角形,所以S =12bc sin 60°≤12×4×32=3,故△ABC 的面积的最大值为 3. 答案: 3 三、解答题10.(2017·天津高考)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知a sin A =4b sin B ,ac =5(a 2-b 2-c 2).(1)求cos A 的值; (2)求sin(2B -A )的值. 解:(1)由a sin A =4b sin B ,及a sin A =bsin B,得a =2b . 由ac =5(a 2-b 2-c 2)及余弦定理, 得cos A =b 2+c 2-a 22bc =-55ac ac =-55.(2)由(1),可得sin A =255,代入a sin A =4b sin B ,得sin B =a sin A 4b =55. 由(1)知,A 为钝角,所以cos B =1-sin 2B =255. 于是sin 2B =2sin B cos B =45,cos 2B =1-2sin 2B =35,故sin(2B -A )=sin 2B cos A -cos2B sin A=45×⎝⎛⎭⎫-55-35×255=-255. 11.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知a sin B =3b cos A . (1)求角A 的大小;(2)若a =7,b =2,求△ABC 的面积.解:(1)因为a sin B =3b cos A ,由正弦定理得sin A sin B =3sin B cos A . 又sin B ≠0,从而tan A = 3.由于0<A <π,所以A =π3.(2)法一:由余弦定理a 2=b 2+c 2-2bc cos A ,及a =7,b =2,A =π3,得7=4+c 2-2c ,即c 2-2c -3=0. 因为c >0,所以c =3.故△ABC 的面积S =12bc sin A =332.法二:由正弦定理,得7sinπ3=2sin B ,从而sin B =217,又由a >b ,知A >B ,所以cos B =277. 故sin C =sin(A +B )=sin ⎝⎛⎭⎫B +π3=sin B cos π3+cos B sin π3=32114. 所以△ABC 的面积S =12ab sin C =332.12.在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,sin B ·(a cos B +b cos A )=3c cos B.(1)求B ;(2)若b =23,△ABC 的面积为23,求△ABC 的周长. 解:(1)由正弦定理得,sin B (sin A cos B +sin B cos A )=3sin C cos B , ∴sin B sin(A +B )=3sin C cos B , ∴sin B sin C =3sin C cos B.∵sin C ≠0,∴sin B =3cos B ,即tan B = 3. ∵B ∈(0,π),∴B =π3.(2)∵S △ABC =12ac sin B =34ac =23,∴ac =8.根据余弦定理得,b 2=a 2+c 2-2ac cos B , ∴12=a 2+c 2-8,即a 2+c 2=20, ∴a +c =(a +c )2=a 2+2ac +c 2=6, ∴△ABC 的周长为6+2 3.1.在平面五边形ABCDE 中,已知∠A =120°,∠B =90°,∠C =120°,∠E =90°,AB =3,AE =3,当五边形ABCDE 的面积S ∈⎣⎡⎭⎫63,3334时,则BC 的取值范围为________.解析:因为AB =3,AE =3,且∠A =120°,由余弦定理可得BE =AB 2+AE 2-2AB ·AE ·cos A =33,且∠ABE =∠AEB =30°. 又∠B =90°,∠E =90°,所以∠DEB =∠EBC =60°. 又∠C =120°,所以四边形BCDE 是等腰梯形. 易得三角形ABE 的面积为934, 所以四边形BCDE 的面积的取值范围是⎣⎡⎭⎫1534,63. 在等腰梯形BCDE 中,令BC =x ,则CD =33-x ,且梯形的高为3x2, 故梯形BCDE 的面积为12·(33+33-x )·3x 2,即15≤(63-x )x <24, 解得3≤x <23或43<x ≤5 3. 答案:[3,23)∪(43,53]2.如图,有一直径为8 m 的半圆形空地,现计划种植果树,但需要有辅助光照.半圆周上的C 处恰有一可旋转光源满足果树生长的需要,该光源照射范围是∠ECF =π6,点E ,F 在直径AB 上,且∠ABC =π6.(1)若CE =13,求AE 的长;(2)设∠ACE =α,求该空地种植果树的最大面积. 解:(1)由已知得△ABC 为直角三角形, 因为AB =8,∠ABC =π6,所以∠BAC =π3,AC =4.在△ACE 中,由余弦定理得,CE 2=AC 2+AE 2-2AC ·AE cos A ,且CE =13, 所以13=16+AE 2-4AE , 解得AE =1或AE =3.(2)因为∠ACB =π2,∠ECF =π6,所以∠ACE =α∈⎣⎡⎦⎤0,π3, 所以∠AFC =π-∠BAC -∠ACF =π-π3-⎝⎛⎭⎫α+π6=π2-α, 在△ACF 中,由正弦定理得CF sin ∠BAC =AC sin ∠AFC =AC sin ⎝⎛⎭⎫π2-α=AC cos α,所以CF =23cos α,在△ACE 中,由正弦定理得CE sin ∠BAC =AC sin ∠AEC =ACsin ⎝⎛⎭⎫π3+α,所以CE =23sin ⎝⎛⎭⎫π3+α,所以S △ECF =12CE ·CF sin ∠ECF =3sin ⎝⎛⎭⎫π3+αcos α=122sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3+3.因为α∈⎣⎡⎦⎤0,π3,所以π3≤2α+π3≤π, 所以0≤sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3≤1, 所以当sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3=0,即α=π3时,S △ECF 取得最大值为4 3. 即该空地种植果树的最大面积为4 3 m 2. 高考研究课(二)正、余弦定理的3个应用点——高度、距离和角度 [全国卷5年命题分析][典例] 如图,一辆汽车在一条水平的公路上向正西行驶,到A 处时测得公路北侧一山顶D 在西偏北30°的方向上,行驶600 m 后到达B 处,测得此山顶在西偏北75°的方向上,仰角为30°,则此山的高度CD =________m.[解析] 由题意,在△ABC 中,∠BAC =30°, ∠ABC =180°-75°=105°,故∠ACB =45°. 又AB =600 m ,故由正弦定理得600sin 45°=BC sin 30°, 解得BC =300 2 m.在Rt △BCD 中, CD =BC ·tan 30°=3002×33=100 6(m). [答案] 100 6 [方法技巧]利用正、余弦定理求解高度问题应注意的3个方面(1)在处理有关高度问题时,要理解仰角、俯角(它是在铅垂面上所成的角)、方向(位)角(它是在水平面上所成的角)是关键.(2)在实际问题中,可能会遇到空间与平面(地面)同时研究的问题,这时最好画两个图形,一个空间图形,一个平面图形,这样处理起来既清楚又不容易搞错.(3)注意山或塔垂直于地面或海平面,把空间问题转化为平面问题. [即时演练]1.要测量底部不能到达的电视塔AB 的高度,在C 点测得塔顶A 的仰角是45°,在D 点测得塔顶A 的仰角是30°,并测得水平面上的∠BCD =120°,CD =40 m ,则电视塔的高度为( )A .10 2 mB .20 mC .20 3 mD .40 m解析:选D 设电视塔的高度为x m ,则BC =x ,BD =3x .在△BCD 中,根据余弦定理得3x 2=x 2+402-2×40x ×cos 120°,即x 2-20x -800=0,解得x =40或x =-20(舍去).故电视塔的高度为40 m.2.如图,为测得河岸塔AB 的高,先在河岸上选一点C ,使C 在塔底B 的正东方向上,测得点A 的仰角为60°,再由点C 沿北偏东15°方向走10 m 到位置D ,测得∠BDC =45°,则塔AB 的高是________m.解析:在△BCD 中,CD =10,∠BDC =45°, ∠BCD =15°+90°=105°,∠DBC =30°, 由正弦定理得,BC sin 45°=CDsin 30°, 所以BC =CD sin 45°sin 30°=10 2.在Rt △ABC 中,tan 60°=ABBC , AB =BC tan 60°=106(m). 答案:10 6测量距离问题[典例]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°, ∴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 [方法技巧]求距离问题的2个注意事项(1)选定或确定要创建的三角形,首先确定所求量所在的三角形,若其他量已知则直接求解;若有未知量,则把未知量放在另一确定三角形中求解.(2)确定用正弦定理还是余弦定理,如果都可用,就选择更便于计算的定理. [即时演练]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 =a 2+b 2-2ab cos α.若测得CA =400 m ,CB =600 m ,∠ACB =60°,则AB 的长为________m. 解析:在△ABC 中,由余弦定理得 AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC cos ∠ACB ,∴AB 2=4002+6002-2×400×600cos 60°=280 000. ∴AB =200 7 (m).即A ,B 两点间的距离为200 7 m. 答案:200 72.隔河看两目标A 与B ,但不能到达,在岸边选取相距 3 km 的C ,D 两点,同时,测得∠ACB =75°,∠BCD =45°,∠ADC =30°,∠ADB =45°(A ,B ,C ,D 在同一平面内),求两目标A ,B 之间的距离.解:在△ACD 中,∠ACD =120°, ∠CAD =∠ADC =30°,所以AC =CD = 3.在△BCD 中,∠BCD =45°,∠BDC =75°,∠CBD =60°,由正弦定理知BC =3sin 75°sin 60°=6+22. 在△ABC 中,由余弦定理,得AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC ·cos ∠ACB =(3)2+⎝⎛⎭⎪⎫6+222-2×3×6+22×cos 75°=3+2+3-3=5,所以AB = 5 , 所以A ,B 两目标之间的距离为 5 km.角度问题[典例] (2018·南昌模拟)如图所示,当甲船位于A 处时获悉,在其正东方向相距20海里的B 处有一艘渔船遇险等待营救,甲船立即前往营救,同时把消息告知在甲船的南偏西30°相距10海里C 处的乙船,乙船立即朝北偏东θ+30°角的方向沿直线前往B 处营救,则sin θ的值为( )A.217 B.22C.32D.5714[解析] 如图,连接BC ,在△ABC 中,AC =10,AB =20,∠BAC=120°,由余弦定理,得BC 2=AC 2+AB 2-2AB ·AC ·cos 120°=700,∴BC =107, 再由正弦定理,得BC sin ∠BAC =ABsin θ,∴sin θ=217. [答案] A [方法技巧]解决测量角度问题的3个注意点(1)明确方向角的含义.(2)分析题意,分清已知与所求,再根据题意正确画出示意图,这是最关键、最重要的一步.(3)将实际问题转化为可用数学方法解决的问题后,注意正、余弦定理的“联袂”使用. [即时演练]1.如图,两座灯塔A 和B 与海岸观察站C 的距离相等,灯塔A 在观察站南偏西40°,灯塔B 在观察站南偏东60°,则灯塔A 在灯塔B 的( )A .北偏东10°B .北偏西10°C .南偏东80°D .南偏西80°。

2016北京高三期末、一模二模理科试题分类汇编专题:解三角形

2016北京高三期末、一模二模理科试题分类汇编专题:解三角形


ABC 中,角 A, B, C所对的边分别为
a, b, c. 设 A
π , sin B
3sinC .
3
(Ⅰ)若 a 7 ,求 b 的值; (Ⅱ)求 tanC 的值 .
12. (北京 2016届海淀一模 15).(本小题满分 13 分)
如图,在△ ABC中,点 D在边 AB上,且 AD
1 .记∠ ACD=
3a cos B .
2/ 8
(Ⅱ)若 b 3 ,sin C 2sin A ,求 a,c的值.
15. (北京 2016 届朝阳二模 15).(本小题满分 13 分)
在 ABC 中,角 A , B , C 的对边分别是 a , b , c ,已知 cos 2A
1 ,c
3
3,sin A
6 sin C .
4. (北京 2016 届丰台一模 11) . 在 ABC 中角 A , B , C 的对边分别是 a , b , c ,若 3b sin A c cosA a cosC ,则 sin A ________.
5. ( 北京 2016 届 房山 一模 11) . 在 ABC中,若 a 3, c 4,cos C
6. (北京 2016 届昌平二模 11) 如图,点 D 是 ABC 的边 BC 上一点,
1 , 则 b _____;
4
A
AB 7, AD 2, BD 1, ACB 45. 那么
ADB __ _________; AC ____________.
B
C
D
7. (北京 2016 届西城期末 10).在 ABC 中,角 A , B , C 所对的边分别为 a,b,c .若 A B, a 3 ,
___:( 请写出符合要求的条件的序号 )
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专题06 三角函数及解三角形【2020年】1.(2020·新课标Ⅰ)设函数()cosπ()6f x xω=+在[π,π]-的图像大致如下图,则f(x)的最小正周期为()A.10π9B.7π6C.4π3D.3π2【答案】C【解析】由图可得:函数图象过点4,09π⎛⎫- ⎪⎝⎭,将它代入函数()f x可得:4cos096ππω⎛⎫-⋅+=⎪⎝⎭又4,09π⎛⎫- ⎪⎝⎭是函数()f x图象与x轴负半轴的第一个交点,所以4962πππω-⋅+=-,解得:32ω=所以函数()f x的最小正周期为224332Tπππω===2.(2020·新课标Ⅰ)已知π()0,α∈,且3cos28cos5αα-=,则sinα=()A.53 B. 23C. 13 D. 59【答案】A【解析】3cos28cos 5αα-=,得26cos 8cos 80αα--=, 即23cos 4cos 40αα--=,解得2cos 3α=-或cos 2α=(舍去),又(0,),sin απα∈∴==3.(2020·新课标Ⅱ)若α为第四象限角,则( ) A. cos2α>0 B. cos2α<0C. sin2α>0D.sin2α<0 【答案】D 【解析】当6πα=-时,cos 2cos 03πα⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,选项B 错误;当3πα=-时,2cos 2cos 03πα⎛⎫=-< ⎪⎝⎭,选项A 错误; 由α在第四象限可得:sin 0,cos 0αα<>,则sin 22sin cos 0ααα=<,选项C 错误,选项D 正确;4.(2020·新课标Ⅱ)已知△ABC 且其顶点都在球O 的球面上.若球O 的表面积为16π,则O 到平面ABC 的距离为( )B.32C. 1 【答案】C【解析】设球O 的半径为R ,则2416R ππ=,解得:2R =. 设ABC 外接圆半径为r ,边长为a ,ABC212a ∴=,解得:3a =,2233r ∴===∴球心O 到平面ABC 的距离1d =.5.(2020·新课标Ⅲ)在△ABC 中,cos C =23,AC =4,BC =3,则cos B =( )A.19B.13C.12D.23【答案】A 【解析】在ABC 中,2cos 3C =,4AC =,3BC = 根据余弦定理:2222cos AB AC BC AC BC C =+-⋅⋅2224322433AB =+-⨯⨯⨯可得29AB = ,即3AB = 由22299161cos22339AB BC AC B AB BC +-+-===⋅⨯⨯故1cos 9B =. 6.(2020·新课标Ⅲ)已知2tan θ–tan(θ+π4)=7,则tan θ=( ) A. –2 B. –1C. 1D. 2【答案】D 【解析】2tan tan 74πθθ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭,tan 12tan 71tan θθθ+∴-=-,令tan ,1t t θ=≠,则1271tt t+-=-,整理得2440t t -+=,解得2t =,即tan 2θ=. 7.(2020·山东卷)下图是函数y = sin(ωx +φ)的部分图像,则sin(ωx +φ)= ( )A. πsin(3x +)B. πsin(2)3x - C. πcos(26x +)D.5πcos(2)6x -【答案】BC【解析】由函数图像可知:22362Tπππ=-=,则222Tππωπ===,所以不选A,当2536212xπππ+==时,1y=-∴()5322122k k Zππϕπ⨯+=+∈,解得:()223k kϕππ=+∈Z,即函数的解析式为:2sin22sin2cos2sin236263y x k x x xππππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++=++=+=-⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭.而5cos2cos(2)66x xππ⎛⎫+=--⎪⎝⎭8.(2020·北京卷)若函数()sin()cosf x x xϕ=++的最大值为2,则常数ϕ的一个取值为________.【答案】2π(2,2k k Zππ+∈均可)【解析】因为()()()()22cos sin sin1cos cos sin1sinf x x x xϕϕϕϕθ=++=+++,所以()22cos sin12ϕϕ++=,解得sin1ϕ=,故可取2ϕπ=.9.(2020·山东卷)某中学开展劳动实习,学生加工制作零件,零件的截面如图所示.O为圆孔及轮廓圆弧AB所在圆的圆心,A是圆弧AB与直线AG的切点,B是圆弧AB与直线BC 的切点,四边形DEFG为矩形,BC⊥DG,垂足为C,tan∠ODC=35,BH DG∥,EF=12 cm,DE=2 cm,A到直线DE和EF的距离均为7 cm,圆孔半径为1 cm,则图中阴影部分的面积为________cm2.【答案】542π+【解析】设==OB OA r,由题意7AM AN==,12EF=,所以5NF=,因为5AP =,所以45AGP ︒∠=, 因//BH DG ,所以45AHO ︒∠=,因为AG 与圆弧AB 相切于A 点,所以OA AG ⊥, 即OAH △为等腰直角三角形; 在直角OQD △中,252OQ r =-,272DQ r =-, 因为3tan 5OQ ODC DQ ∠==,所以32522125r r -=-, 解得22r =; 等腰直角OAH△的面积为11222242S =⨯⨯=; 扇形AOB 的面积()221322324S ππ=⨯⨯=, 所以阴影部分的面积为1215422S S ππ+-=+.10.(2020·浙江卷)已知tan 2θ=,则cos2θ=________;πtan()4θ-=______. 【答案】 (1).35 (2). 13【解析】2222222222cos sin 1tan 123cos 2cos sin cos sin 1tan 125θθθθθθθθθ---=-====-+++, tan 1211tan()41tan 123πθθθ---===++,11.(2020·江苏卷)已知2sin ()4πα+ =23,则sin 2α的值是____.【答案】13【解析】221sin ())(1sin 2)42παααα+==+121(1sin 2)sin 2233αα∴+=∴= 12.(2020·江苏卷)将函数y =πsin(2)43x ﹢的图象向右平移π6个单位长度,则平移后的图象中与y 轴最近的对称轴的方程是____. 【答案】524x π=-【解析】3sin[2()]3sin(2)6412y x x πππ=-+=- 72()()122242k x k k Z x k Z πππππ-=+∈∴=+∈当1k =-时524x π=-故答案为:524x π=-13.(2020·江苏卷)在平面直角坐标系xOy 中,已知0)P ,A ,B 是圆C :221()362x y +-=上的两个动点,满足PA PB =,则△PAB 面积的最大值是__________.【答案】【解析】PA PB PC AB =∴⊥设圆心C 到直线AB 距离为d ,则||1AB PC ==所以11)2PABSd ≤⋅+=令222(36)(1)(06)2(1)(236)04y d d d y d d d d '=-+≤<∴=+--+=∴=(负值舍去) 当04d ≤<时,0y '>;当46d ≤<时,0y '≤,因此当4d =时,y 取最大值,即PABS取最大值为14.(2020·新课标Ⅰ)如图,在三棱锥P –ABC 的平面展开图中,AC =1,AB AD ==AB ⊥AC ,AB ⊥AD ,∠CAE =30°,则cos∠FCB =______________.【答案】14- 【解析】AB AC ⊥,3AB =,1AC =,由勾股定理得222BC AB AC =+=,同理得6BD =,6BF BD ∴==,在ACE △中,1AC =,3AE AD ==,30CAE ∠=,由余弦定理得22232cos301321312CE AC AE AC AE =+-⋅=+-⨯⨯⨯=, 1CF CE ∴==,在BCF 中,2BC =,6BF =,1CF =,由余弦定理得2221461cos 22124CF BC BF FCB CF BC +-+-∠===-⋅⨯⨯.【2019年】1.【2019·全国Ⅰ卷】函数f (x )=2sin cos ++x xx x在[,]-ππ的图像大致为 A .B .C .D .【解析】由22sin()()sin ()()cos()()cos x x x xf x f x x x x x -+----===--+-+,得()f x 是奇函数,其图象关于原点对称,排除A .又22π1π42π2()1,π2π()2f ++==>2π(π)01πf =>-+,排除B ,C ,故选D .2.【2019·全国Ⅰ卷】关于函数()sin |||sin |f x x x =+有下述四个结论: ①f (x )是偶函数②f (x )在区间(2π,π)单调递增③f (x )在[,]-ππ有4个零点 ④f (x )的最大值为2其中所有正确结论的编号是 A .①②④ B .②④ C .①④D .①③【答案】C 【解析】()()()()sin sin sin sin ,f x x x x x f x f x -=-+-=+=∴为偶函数,故①正确. 当ππ2x <<时,()2sin f x x =,它在区间,2π⎛⎫π ⎪⎝⎭单调递减,故②错误. 当0πx ≤≤时,()2sin f x x =,它有两个零点:0,π;当π0x -≤<时,()()sin sin f x x x =--2sin x =-,它有一个零点:π-,故()f x 在[],-ππ有3个零点:0-π,,π,故③错误. 当[]()2,2x k k k *∈ππ+π∈N时,()2sin f x x =;当[]()2,22x k k k *∈π+ππ+π∈N 时,()sin sin 0f x x x =-=,又()f x 为偶函数,()f x ∴的最大值为2,故④正确. 综上所述,①④正确,故选C . 3.【2019·全国Ⅱ卷】下列函数中,以2π为周期且在区间(4π,2π)单调递增的是A .f (x )=|cos2x |B .f (x )=|sin2x |C .f (x )=cos|x |D .f (x )=sin|x |【解析】作出因为sin ||y x =的图象如下图1,知其不是周期函数,排除D ; 因为cos cos y x x ==,周期为2π,排除C ;作出cos2y x =图象如图2,由图象知,其周期为π2,在区间(4π,2π)单调递增,A 正确; 作出sin 2y x =的图象如图3,由图象知,其周期为π2,在区间(4π,2π)单调递减,排除B , 故选A .图1图2图34.【2019·全国Ⅱ卷】已知α∈(0,2π),2sin2α=cos2α+1,则sin α=A .15B 55C 33D 255【答案】B【解析】2sin 2cos21αα=+,24sin cos 2cos .0,,cos 02αααααπ⎛⎫∴⋅=∈∴> ⎪⎝⎭,sin 0,α>2sin cos αα∴=,又22sin cos 1αα+=,2215sin 1,sin 5αα∴==,又sin 0α>,5sin α∴=,故选B . 5.【2019·全国Ⅲ卷】设函数()f x =sin (5x ωπ+)(ω>0),已知()f x 在[]0,2π有且仅有5个零点,下述四个结论:①()f x 在(0,2π)有且仅有3个极大值点 ②()f x 在(0,2π)有且仅有2个极小值点③()f x 在(0,10π)单调递增 ④ω的取值范围是[1229510,)其中所有正确结论的编号是 A .①④ B .②③ C .①②③ D .①③④【答案】D【解析】①若()f x 在[0,2π]上有5个零点,可画出大致图象, 由图1可知,()f x 在(0,2π)有且仅有3个极大值点.故①正确;②由图1、2可知,()f x 在(0,2π)有且仅有2个或3个极小值点.故②错误;④当()f x =sin (5x ωπ+)=0时,5x ωπ+=k π(k ∈Z ),所以ππ5k x ω-=,因为()f x 在[0,2π]上有5个零点,所以当k =5时,π5π52πx ω-=≤,当k =6时,π6π52πx ω-=>,解得1229510ω≤<, 故④正确.③函数()f x =sin (5x ωπ+)的增区间为:πππ2π2π252k x k ω-+<+<+,732π2π1010k k x ωω⎛⎫⎛⎫-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭<<.取k =0,当125ω=时,单调递增区间为71ππ248x -<<, 当2910ω=时,单调递增区间为73ππ2929x -<<,综上可得,()f x 在π0,10⎛⎫⎪⎝⎭单调递增.故③正确.所以结论正确的有①③④.故本题正确答案为D.6.【2019·天津卷】已知函数()sin()(0,0,||)f x A x A ωϕωϕ=+>><π是奇函数,将()y f x =的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象对应的函数为()g x .若()g x 的最小正周期为2π,且4g π⎛⎫= ⎪⎝⎭38f π⎛⎫= ⎪⎝⎭A .2- B. CD .2【答案】C【解析】∵()f x 为奇函数,∴(0)sin 0,=π,,0,f A k k k ϕϕ==∴∈∴=Z 0ϕ=;又12π()sin,2π,122g x A x T ωω=∴==∴2ω=,又π()4g =2A =,∴()2sin 2f x x =,3π()8f =故选C. 7.【2019·北京卷】函数f (x )=sin 22x 的最小正周期是__________. 【答案】π2【解析】函数()2sin 2f x x ==1cos 42x -,周期为π2. 8.【2019·全国Ⅱ卷】ABC △的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c .若π6,2,3b ac B ===,则ABC △的面积为_________.【答案】【解析】由余弦定理得2222cos b a c ac B =+-,所以2221(2)2262c c c c +-⨯⨯⨯=,即212c =,解得c c ==-,所以2a c ==11sin 22ABC S ac B ==⨯=△ 9.【2019·江苏卷】已知tan 2π3tan 4αα=-⎛⎫+ ⎪⎝⎭,则πsin 24α⎛⎫+ ⎪⎝⎭的值是 ▲ .【答案】10【解析】由()tan 1tan tan tan 2tan 1πtan 13tan 1tan 4αααααααα-===-++⎛⎫+ ⎪-⎝⎭,得23tan 5tan 20αα--=,解得tan 2α=,或1tan 3α=-. πππsin 2sin 2cos cos 2sin 444ααα⎛⎫+=+ ⎪⎝⎭()2222222sin cos cos sin sin 2cos 2=22sin cos αααααααα⎛⎫+-=+ ⎪+⎝⎭ 2222tan 1tan =2tan 1ααα⎛⎫+- ⎪+⎝⎭, 当tan 2α=时,上式22222122==22110⎛⎫⨯+-⨯ ⎪+⎝⎭; 当1tan 3α=-时,上式=22112()1()2233[]=1210()13⨯-+--⨯-+. 综上,π2sin 2.410α⎛⎫+= ⎪⎝⎭ 10.【2019·浙江卷】在ABC △中,90ABC ∠=︒,4AB =,3BC =,点D 在线段AC 上,若45BDC ∠=︒,则BD =___________,cos ABD ∠=___________. 【答案】1225,7210【解析】如图,在ABD △中,由正弦定理有:sin sin AB BDADB BAC=∠∠,而3π4,4AB ADB =∠=, 225AC =AB +BC =,34sin ,cos 55BC AB BAC BAC AC AC ∠==∠==,所以1225BD =. ππ72cos cos()cos cos sin sin 4410ABD BDC BAC BAC BAC ∠=∠-∠=∠+∠=.【2018年】1.【2018·全国Ⅲ卷】若1sin 3α=,则cos2α=A .89B .79 C .79-D .89-【答案】B【解析】2217cos 212sin 12()39αα=-=-⨯=.故选B. 2.【2018·全国卷II 】若()cos sin f x x x =-在[],a a -是减函数,则a 的最大值是 A .π4 B .π2C .3π4D .π【答案】A【解析】因为()πcos sin 4f x x x x ⎛⎫=-=+ ⎪⎝⎭,所以由π02ππ2π()4k x k k +≤+≤+∈Z 得π3π2π2π()44k x k k -+≤≤+∈Z , 因此[]π3ππ3ππ,,,,,,044444a a a a a a a ⎡⎤-⊂-∴-<-≥-≤∴<≤⎢⎥⎣⎦,从而a 的最大值为π4,故选A.3.【2018·天津】将函数sin(2)5y x π=+的图象向右平移10π个单位长度,所得图象对应的函数 A .在区间35[,]44ππ上单调递增 B .在区间3[,]4ππ上单调递减 C .在区间53[,]42ππ上单调递增 D .在区间3[,2]2ππ上单调递减 【答案】A【解析】由函数图象平移变换的性质可知:将πsin 25y x ⎛⎫=+⎪⎝⎭的图象向右平移π10个单位长度之后的解析式为ππsin 2sin2105y x x ⎡⎤⎛⎫=-+= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦. 则函数的单调递增区间满足()ππ2π22π22k x k k -≤≤+∈Z ,即()ππππ44k x k k -≤≤+∈Z , 令1k =可得一个单调递增区间为3π5π,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦. 函数的单调递减区间满足:()π3π2π22π22k x k k +≤≤+∈Z ,即()π3πππ44k x k k +≤≤+∈Z , 令1k =可得一个单调递减区间为:5π7π,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦. 故选A.4.【2018·浙江卷】函数y =2xsin2x 的图象可能是A .B .C .D .【答案】D【解析】令()2sin2xf x x =,因为()()(),2sin22sin2xxx f x x x f x -∈-=-=-=-R ,所以()2sin2xf x x =为奇函数,排除选项A ,B ;因为π,π2x ⎛⎫∈⎪⎝⎭时,()0f x <,所以排除选项C ,故选D. 5.【2018·全国Ⅱ】在ABC △中,5cos2C =1BC =,5AC =,则AB = A .42B 30CD .【答案】A【解析】因为223cos 2cos 121,255C C ⎛=-=⨯-=- ⎝⎭所以22232cos 125215325AB BC AC BC AC C AB ⎛⎫=+-⋅=+-⨯⨯⨯-== ⎪⎝⎭,则,故选A.6.【2018·全国Ⅲ】ABC △的内角A B C ,,的对边分别为a ,b ,c ,若ABC △的面积为2224a b c +-,则C =A .π2B .π3 C .π4D .π6【答案】C【解析】由题可知2221sin 24ABCa b c S ab C +-==△,所以2222sinC a b c ab +-=, 由余弦定理2222cos a b c ab C +-=,得sin cos C C =,因为()0,πC ∈,所以π4C =,故选C.7.【2018·浙江卷】在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .若a =b =2,A =60°,则sinB =___________,c =___________.【答案】7,3【解析】由正弦定理得sinsin a A b B =,所以πsin sin 37B == 由余弦定理得22222cos ,742,3a b c bc A c c c =+-∴=+-∴=(负值舍去).8.【2018·全国Ⅰ】已知函数()2sin sin2f x x x =+,则()f x 的最小值是_____________.【答案】2-【解析】()()212cos 2cos 24cos 2cos 24cos 1cos 2f x x x x x x x ⎛⎫'=+=+-=+-⎪⎝⎭, 所以当1cos 2x <时函数单调递减,当1cos 2x >时函数单调递增,从而得到函数的递减区间为()5ππ2π,2π33k k k ⎡⎤--∈⎢⎥⎣⎦Z ,函数的递增区间为()ππ2π,2π33k k k ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦Z ,所以当π2π,3x k k =-∈Z 时,函数()f x 取得最小值,此时sin 22x x =-=-,所以()min2f x ⎛=⨯= ⎝⎭2-. 9.【2018·北京卷】设函数f (x )=πcos()(0)6x ωω->,若π()()4f x f ≤对任意的实数x 都成立,则ω的最小值为__________. 【答案】23【解析】因为()π4f x f ⎛⎫≤ ⎪⎝⎭对任意的实数x 都成立,所以π4f ⎛⎫⎪⎝⎭取最大值, 所以()()ππ22π 8463k k k k -=∈∴=+∈Z Z ,ωω, 因为0>ω,所以当0k =时,ω取最小值为23.10.【2018·全国Ⅲ】函数()πcos 36f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭在[]0π,的零点个数为________.【答案】3【解析】0πx ≤≤,ππ19π3666x ∴≤+≤,由题可知πππ3π336262x x +=+=,,或π5π362x +=,解得π4π,99x =,或7π9,故有3个零点. 11.【2018·江苏卷】已知函数()ππsin 2()22y x =+-<<ϕϕ的图象关于直线π3x =对称,则ϕ的值是________. 【答案】π6-【解析】由题意可得2sin π13⎛⎫+=± ⎪⎝⎭ϕ,所以2πππππ()326k k k +=+=-+∈Z ,ϕϕ,因为ππ22-<<ϕ,所以π0,.6k ==-ϕ 【2017年】1.【2017·全国Ⅰ】已知曲线C 1:y =cos x ,C 2:y =sin (2x +2π3),则下面结论正确的是 A .把C 1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移π6个单位长度,得到曲线C 2B .把C 1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移π12个单位长度,得到曲线C 2C .把C 1上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移π6个单位长度,得到曲线C 2D .把C 1上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移π12个单位长度,得到曲线C 2 【答案】D【解析】因为12,C C 函数名不同,所以先将2C 利用诱导公式转化成与1C 相同的函数名,则22π2πππ:sin(2)cos(2)cos(2)3326C y x x x =+=+-=+,则由1C 上各点的横坐标缩短到原来的12倍变为cos 2y x =,再将曲线向左平移π12个单位长度得到2C ,故选D.2.【2017·全国Ⅲ】设函数()π(3cos )f x x =+,则下列结论错误的是A .()f x 的一个周期为2π-B .()y f x =的图象关于直线8π3x =对称 C .(π)f x +的一个零点为π6x =D .()f x 在(π2,π)单调递减 【答案】D【解析】函数()f x 的最小正周期为2π2π1T ==,则函数()f x 的周期为()2πT k k =∈Z ,取1k =-,可得函数()f x 的一个周期为2π-,选项A 正确; 函数()f x 图象的对称轴为()ππ3x k k +=∈Z ,即()ππ3x k k =-∈Z ,取3k =,可得y =f (x )的图象关于直线8π3x =对称,选项B 正确; ()πππcos πcos 33f x x x ⎡⎤⎛⎫⎛⎫+=++=-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,函数()f x 的零点满足()πππ32x k k +=+∈Z ,即()ππ6x k k =+∈Z ,取0k =,可得(π)f x +的一个零点为π6x =,选项C 正确; 当π,π2x ⎛⎫∈⎪⎝⎭时,π5π4π,363x ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,函数()f x 在该区间内不单调,选项D 错误.故选D.3.【2017·天津卷】设函数()2sin()f x x ωϕ=+,x ∈R ,其中0ω>,||ϕ<π.若5()28f π=,()08f 11π=,且()f x 的最小正周期大于2π,则 A .23ω=,12ϕπ= B .23ω=,12ϕ11π=- C .13ω=,24ϕ11π=-D .13ω=,24ϕ7π= 【答案】A【解析】由题意得125282118k k ωϕωϕππ⎧+=π+⎪⎪⎨π⎪+=π⎪⎩,其中12,k k ∈Z ,所以2142(2)33k k ω=--,又22T ωπ=>π,所以01ω<<,所以23ω=,11212k ϕ=π+π, 由ϕ<π得12ϕπ=,故选A . 4.【2017·山东卷】在ABC △中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若ABC △为锐角三角形,且满足sin (12cos )2sin cos cos sin B C A C A C +=+,则下列等式成立的是 A .2a b = B .2b a = C .2A B = D .2B A =【答案】A【解析】由题意知sin()2sin cos 2sin cos cos sin A C B C A C A C ++=+, 所以2sin cos sin cos 2sin sin 2B C A C B A b a =⇒=⇒=, 故选A.5.【2017·浙江卷】已知△ABC ,AB =AC =4,BC =2. 点D 为AB 延长线上一点,BD =2,连结CD ,则△BDC 的面积是______,cos ∠BDC =_______.【答案】24【解析】取BC 中点E ,由题意:AE BC ⊥,△ABE 中,1cos 4BE ABC AB ∠==,∴1cos ,sin 4DBC DBC ∠=-∠==,∴1sin 2BCD S BD BC DBC =⨯⨯⨯∠=△. ∵2ABC BDC ∠=∠,∴21cos cos 22cos 14ABC BDC BDC ∠=∠=∠-=,解得cos BDC ∠=或cos BDC ∠=(舍去).综上可得,△BCD ,cos BDC ∠=.6.【2017·全国Ⅱ】函数()23sin 4f x x x =-(π0,2x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦)的最大值是 . 【答案】1【解析】化简三角函数的解析式:()222311cos cos cos 144f x x x x x x ⎛=-+-=-++=-+ ⎝⎭, 由自变量的范围:π0,2x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦可得:[]cos 0,1x ∈,当cos x =时,函数()f x 取得最大值1. 7.【2017·北京卷】在平面直角坐标系xOy 中,角α与角β均以Ox 为始边,它们的终边关于y 轴对称.若1sin 3α=,则cos()αβ-=___________. 【答案】79-【解析】因为α和β关于y 轴对称,所以π2π,k k αβ+=+∈Z ,那么1sin sin 3βα==,cos cos αβ=-=cos cos βα=-=), 所以()2227cos cos cos sin sin cos sin 2sin 19αβαβαβααα-=+=-+=-=-. 8.【2018·全国Ⅱ】已知sin cos 1αβ+=,cos sin 0αβ+=,则sin()αβ+=__________. 【答案】12-【解析】因为sin cos 1+=αβ,cos sin 0+=αβ,所以()()221sin cos 1,-+-=αα 所以11sin ,cos 22==αβ, 因此()22111111sin sin cos cos sin cos 1sin 1.224442+=+=⨯-=-+=-+=-αβαβαβαα9.【2017·江苏卷】若π1tan(),46α-=则tan α= ▲ .【答案】75【解析】11tan()tan7644tan tan[()]14451tan()tan 1446ααααππ+-+ππ=-+===ππ---.故答案为75. 【2016年】1. 【2016高考新课标1卷】已知函数()sin()(0),24f x x+x ππωϕωϕ=>≤=-,为()f x 的零点,4x π=为()y f x =图像的对称轴,且()f x 在51836ππ⎛⎫⎪⎝⎭,单调,则ω的最大值为( )(A )11 (B )9 (C )7 (D )5 【答案】B【解析】 因为π4x =-为()f x 的零点,π4x =为()y f x =图像的对称轴,所以ππ()444T kT --=+,即π41412π244k k T ω++==⋅,所以*41()k k ω=+∈N ,又因为()f x 在π5π,1836⎛⎫⎪⎝⎭单调,所以5πππ2π36181222T ω-=≤=,即12ω≤,则ω的最大值为9.故选B.2.【2016年高考四川理数】为了得到函数πsin(2)3y x =-的图象,只需把函数sin 2y x =的图象上所有的点( )(A )向左平行移动π3个单位长度 (B )向右平行移动π3个单位长度 (C )向左平行移动π6个单位长度 (D )向右平行移动π6个单位长度【答案】D【解析】由题意,为了得到函数sin(2)sin[2()]36y x x ππ=-=-,只需把函数sin 2y x =的图像上所有点向右移6π个单位,故选D. 3.【2016高考新课标3理数】在ABC △中,π4B ,BC 边上的高等于13BC ,则cos A ( )(A )31010 (B )1010 (C )1010 (D )31010【答案】C【解析】设BC 边上的高为AD ,则3BC AD =,所以225AC AD DC AD =+=,2AB AD =.由余弦定理,知22222225910cos 210225AB AC BC AD AD AD A AB AC AD AD +-+-===-⋅⨯⨯,故选C . 4.【2016高考新课标2理数】若3cos()45πα-=,则sin 2α=( ) (A )725 (B )15 (C )15- (D )725-【答案】D【解析】2237cos 22cos 12144525ππαα⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=--=⋅-=- ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ ,且cos 2cos 2sin 242ππααα⎡⎤⎛⎫⎡⎤-=-=⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣⎦,故选D.5.【2016高考新课标2理数】若将函数2sin 2y x =的图像向左平移12π个单位长度,则平移后图象的对称轴为( ) (A )()26k x k Z ππ=-∈ (B )()26k x k Z ππ=+∈(C )()212k x k Z ππ=-∈ (D )()212k x k Z ππ=+∈ 【答案】B【解析】由题意,将函数2sin 2y x =的图像向左平移12π个单位得2sin 2()2sin(2)126y x x ππ=+=+,则平移后函数的对称轴为2,62x k k Z πππ+=+∈,即,62k x k Z ππ=+∈,故选B. 6.【2016高考新课标3理数】若3tan 4α= ,则2cos 2sin 2αα+=( ) (A)6425 (B) 4825 (C) 1 (D)1625【答案】A 【解析】 由3tan 4α=,得34sin ,cos 55αα==或34sin ,cos 55αα=-=-,所以2161264cos 2sin 24252525αα+=+⨯=,故选A .7.【2016高考浙江理数】设函数2()sin sin f x x b x c =++,则()f x 的最小正周期( ) A .与b 有关,且与c 有关 B .与b 有关,但与c 无关 C .与b 无关,且与c 无关 D .与b 无关,但与c 有关 【答案】B 【解析】21cos 2cos 21()sin sin sin sin 222-=++=++=-+++x x f x x b x c b x c b x c ,其中当0=b 时,cos 21()22=-++x f x c ,此时周期是π;当0≠b 时,周期为2π,而c 不影响周期.故选B .8.【2016年高考北京理数】将函数sin(2)3y x π=-图象上的点(,)4P t π向左平移s (0s >)个单位长度得到点'P ,若'P 位于函数sin 2y x =的图象上,则( )A.12t =,s 的最小值为6πB.2t = ,s 的最小值为6πC.12t =,s 的最小值为3πD.2t =,s 的最小值为3π【答案】A【解析】由题意得,ππ1sin(2)432t =⨯-=,当s 最小时,'P 所对应的点为π1(,)122,此时min πππ4126s ==-,故选A. 9.【2016年高考四川理数】22cossin 88ππ-= . 【答案】22【解析】由二倍角公式得22cossin 88ππ-=2cos.42=π10.【2016高考新课标2理数】ABC ∆的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,若4cos 5A =,5cos 13C =,1a =,则b = . 【答案】2113【解析】因为45cos ,cos 513A C ==,且,A C 为三角形的内角,所以312sin ,sin 513A C ==,63sin sin[π()]sin()sin cos cos sin 65B AC A C A C A C =-+=+=+=,又因为sin sin a b A B =,所以sin 21sin 13a B b A ==.11.【2016高考浙江理数】已知2cos 2x +sin 2x =Asin(ωx +φ)+b (A >0),则A =______,b =________.2 1【解析】22cos sin 22)14x x x π+++,所以2, 1.A b ==12.【2016高考新课标3理数】函数sin 3y x x =的图像可由函数sin 3y x x =的图像至少向右平移_____________个单位长度得到. 【答案】32π【解析】因为sin 32sin()3y x x x π=+=+,sin 32sin()3y x x x π==-=2sin[()]33x π2π+-,所以函数sin 3y x x =-的图像可由函数sin 3y x x =+的图像至少向右平移32π个单位长度得到.13.【2016高考山东理数】函数f (x )=x +cos x )cos x –sin x )的最小正周期是( ) (A )2π(B )π (C )23π(D )2π【答案】B【解析】()2sin 2cos 2sin 2663f x x x x πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+⨯+=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,故最小正周期22T ππ==,故选B.14.【2016高考天津理数】在△ABC 中,若AB ,BC=3,120C ∠= ,则AC = ( ) (A )1(B )2(C )3(D )4【答案】A【解析】由余弦定理得213931AC AC AC =++⇒=,选A.15.【2016高考江苏卷】定义在区间[0,3]π上的函数sin 2y x =的图象与cos y x =的图象的交点个数是 ▲ . 【答案】7【解析】由1sin 2cos cos 0sin 2x x x x =⇒==或,因为[0,3]x π∈,所以3551317,,,,,,,2226666x πππππππ=共7个 16.【2016高考江苏卷】在锐角三角形ABC 中,若sin 2sin sin A B C =,则tan tan tan A B C 的最小值是 ▲ . 【答案】8.【解析】sin sin()2sin sin tan tan 2tan tan A B+C B C B C B C ==⇒+=,又tan tan tan tan tan 1B+CA=B C -,因此tan tan tan tan tan tan tan 2tan tan tan tan tan 8,A B C A B C A B C A B C =++=+≥≥即最小值为8.。

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