解三角形角度、高度问题

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第 2 课时 角度、高度问题
学习目标 1.准确理解实际测量中常用的仰角、俯角、方向角等概念 .2.掌握测量高度的常见
方法 .3.能把方向角等角度条件转化为解三角形的条件,解决航海等角度问题 . 知识点一 测量仰角 (或俯角 ) 求高度问题
思考 如图, AB 是底部 B 不可到达的一个建筑物, A 为建筑物的最高点,如果能测出点 C ,
D 间的距离 m 和由 C 点,D 点观察 A 的仰角, 怎样求建筑物高度 AB ? (已知测角仪器的高是
h)
在 Rt △AEC 中,
AE = ACsin α,AB =AE +h. 梳理 问题的本质如图,已知 ∠AEC 为直角,CD =m ,用 α,β,m 表示 AE 的长,所得结果
再加上 h.
知识点二 测量方向角求高度
答案 解题思路是:在△ 所以 msin β sin α-
β
ACD 中, AC = m sin β sin α- β
.
思考如图,一辆汽车在一条水平的公路上向正西行
A 处时测得公路北侧远处一山顶驶,到
D 在北偏西 75 °的方向上,行驶 5 km 后到达 B 处,测得此山顶在北偏西 65°的方向上,仰角为 8°,怎样求此山的高度 CD?
5sin 15 °
BC =5s s i i n n 1105 ,°°再在 Rt △DBC 中求 DC =BCtan 8.° 梳理 问题本质如图,已知三棱锥 D -
ABC ,DC ⊥平面 ABC ,AB =m ,用 α,β,m ,γ表示
DC 的长 .
1.在方向角中,始边一定是南或北,旋转方向一定是顺时针 .(× )
2.在仰角或俯角中,视线与水平线的关系实质是斜线与斜线在水平面内的射影
.(√ )
类型一 测量仰角 (或俯角 )求高度问题 例 1 如图所示, D ,C ,B 在地平面同一直线上, DC =10 m ,从 D ,C 两地测得 A 点的仰角
分别为 30°和 45°,则 A 点离地面的高 AB 等于 ( )
解析 方法一 设 AB =x m ,则 BC =x m.
答案 先在△ ABC 中,用正弦定理求
A.10 m
C.5( 3-1) m
考点 解三角形求高度 题点 测量俯角 (仰角 )
求高度 答案 D B.5 3 m D.5( 3+1) m
∴BD =(10+x) m.
解得 x =5( 3+1) m.
∴A 点离地面的高 AB 等于 5( 3+1) m.
方法二 ∵∠ACB =45°,∴∠ACD =135°, ∴∠CAD = 180°- 135°- 30°= 15°.
∴AB =ACsin 45 =°5( 3+1) m.
反思与感悟 (1)底部可到达,此类问题可直接构造直角三角形 .
(2)底部不可到达,但仍在同一与地面垂直的平面内,此类问题中两次观测点和所测垂线段的 垂足在同一条直线上,观测者一直向 “目标物 ”前进.
跟踪训练 1 某登山队在山脚 A 处测得山顶 B 的仰角为 35°,沿倾斜角为 20°的斜坡前进 1 000 m 后到达 D 处,又测得山顶的仰角为 65°,则山的高度为 m.( 精确到 1 m)
答案 811
解析 如图,过点 D 作 DE ∥AC 交 BC 于E , 因为 ∠DAC =20°, 所以 ∠ADE =160°, 于是 ∠ADB =360°-160°- 65°=135°.
又∠BAD =35°-20°=15°,所以 ∠ABD =30°.
在 △ABD 中,由正弦定理,得
ADsin ∠ ADB 1 000×sin 135 °
AB = = = 1 000 2(m).
sin ∠ ABD sin 30 °
在 Rt △ABC 中,BC =ABsin 35 ≈°811(m).
答 山的高度约为 811 m.
类型二 测量方向角求高度问题
例 2 如图所示, A ,B 是水平面上的两个点,相距 800 m ,在 A 点测得
∴tan ∠ADB = AB = x = 3
.
DB 10+ x 3
由正弦定理,得 AC =
·sin ∠ ADC
10 ·sin 30 =° 20
·sin 30 =° sin 15 ° 6- 2
山顶 C 的仰角为 45°,∠ BAD =120°,又在 B 点测得∠ ABD=45°,其中 D 点是点 C 到水平面的垂足,求山高 CD.
考点解三角形求高度
题点测量俯角(仰角)求高度
解由于 CD⊥平面 ABD,∠CAD =45°,所以 CD=AD.
因此只需在△ABD 中求出 AD 即可,在△ABD 中,∠BDA=180°-45°-120°=15°,
AB AD 由=, sin
15 °sin 45 °
2
800× 得 AD=AB si·n s i1n545°
=°6-22=800( 3+
1)(m).
4
即山的高度为 800( 3+1) m.
反思与感悟此类问题特点:底部不可到达,且涉及与地面垂直的平面,观测者两次观
测点所在直线不经过“ 目标物” ,解决办法是把目标高度转化为地平面内某量,
从而把空间问题转化为平面内解三角形问题
跟踪训练 2 如图,为测得河对岸塔 AB 的高,先在河岸上选一点 C,使 C 在塔底 B
的正东
=45°,则塔 AB 的高是()
A.10 m
C.10 3 m
考点解三角形求高度题点测量方向角、仰角求高度答案 D 解析在△BCD 中, CD
=10 m,∠BDC=45°,∠BCD= 15°+90°=105°,∠DBC=30°,
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
B.10 2 m
D.10 6 m
BC CD 由正弦定理,得 sin ∠BC BDC =sin ∠CD
DBC ,
又∠ABC ∈(0°,60°),∴∠ ABC =45°, ∴ B 点在 C 点的正东方向上,
∴∠CBD = 90°+ 30°=120°,
BD CD
在 △BCD 中,由正弦定理得 BD = CD ,
sin ∠ BCD sin ∠ CBD
∴ 缉私船沿北偏东 60°的方向行驶
BC = 10sin 45 °=°10 2(m ). 在 Rt △ABC 中, tan 60 =° AB , BC

AB = BC ×tan 60 =°10 6(m ). 类型三 航海问题
例 3 如图, 在海岸 A 处发现北偏东 45°方向, 距 A 处 ( 3-
1)海里的 B 处 有一艘走私船 .在 A 处北偏西 75°方向,距 A 处
2 海里的 C 处的我方缉私 船奉命以 10 3海里/时的速度追截走私
速度,从 B 处向北偏东 30°方向逃窜 .问:缉私船沿什么方向行驶才能最快截获走私船?并求 出所需时间 .
考点 解三角形求距离
题点 测量方向角求距
解 设缉私船应沿 CD 方向行驶 t 小时,才能最快截获 (在 D 点 )走私船,则 CD = 10 3t ,BD
=10t ,
在 △ABC 中,由余弦定理,
有 =( 3- 1)2+ 22- 2( 3- 1) ·2·cos 120 =°6. ∴ BC = 6.又 ∵ BC sin A AC
, sin ∠ABC , sin ∠ABC = AC ·si n A 2·sin 120 ° = 2, 2, ∴ sin ∠ BCD = BD ·sin ∠ CBD CD 10t ·si n 120 10 3t
1. 2. 又∵∠BCD ∈(0 °, 60°), ∴∠ BCD = 30°,
又在 △BCD 中, ∠ CBD =120°,∠BCD =30°,
∴∠ D =30°,∴BD =BC ,即 10t = 6.
∴t = 106小时 ≈15分钟 .
∴缉私船应沿北偏东 60°的方向行驶,才能最快截获走私船,大约需要 15 分钟 . 反思与感悟 解决航海问题一要搞清方位角 (方向角 ),二要弄清不动点 (三角形顶点 ),然后根 据条件,画出示意图,转化为解三角形问题 跟踪训练 3 甲船在 A 点发现乙船在北偏东 60°的 B 处,乙船以每小时 a 海里的速度向北行 驶,已知甲船的速度是每小时 3a 海里,问甲船应沿着什么方向前进, 才能最快与乙船相遇? 考点 解三角形求距离 题点 测量方向角求距离
解 如图所示 .设经过 t 小时两船在 C 点相遇, 则在 △ABC 中,
BC = at (海里 ),
AC = 3at (海里 ),
B =90°+ 30°=120°,
由 BC = AC ,得 sin ∠ CAB sin B
BCsin B at ×sin 120 sin ∠ CAB = AC ∵0°<∠CAB<60°,∴∠ CAB =30°, ∴∠DAC = 60°- 30°=30°,
∴ 甲船应沿着北偏东 30°的方向前进,才能最快与乙船相遇
1. 某公司要测量一水塔 CD 的高度,测量人员在地面选择了 A ,B 两个 观测点,且 A ,B , C 三点在同一直线上,如图所示,在 A 处测得该水 塔顶端 D 的仰角为 α,在 B 处测得该水塔顶端 D 的仰角为 β. 若 AB =
3 = 2 = 1, = 3= 2, 3at
a,0<β<α<2π
,则水塔 CD 的高度为

) A. asin α- βsin α
A. sin βasin β sin α-β
答案
在△ ABC 中,由正弦定理得 sin A 3B 0 =°sin A 1C 35 , ∴AC = 100 2.
AC
= CD sin θ+ 90° sin 15
3.
一架飞机在海拔 8 000 m 的高度飞行,在空中测出前下方海岛两侧海岸俯角分别是
30°和
45°,则这个海岛的宽度为 ___ m.(精确到 0.1 m )
考点 解三角形求宽度
题点 已知高度、俯角 (仰角 )求宽度
答案 5 856.4 B.asin αsin β sin α- β C. sin α D. sin α- βsin β
考点 解三角形求高度 题点 测量俯角 (仰角 )求高
度 答案 B
解析 根据题意知,在 △ABD 中,
∠ ADB = α- β,由正弦定理, 得 sin αs A in D β,即 AD sin β
在 Rt △ACD 中, CD =ADsin asin αsin β α= . sin α- β 2. 如图所示,在坡度一定的山坡 A 处测得山顶上一建筑物 CD 的顶端 C
对于山坡的斜度为 15°,向山顶前进 100 m 到达 B 处,又测得 C 对于山
坡的斜度为 45°,若 CD =50 m ,山坡对于地平面的坡度为 θ,则 cos θ
等于(
A. 3 2
B. 22
C. 3- 1
D. 2- 1
考点 解三角形求角度
题点 解三角形求角度
解析
在 △ADC 中, ∴ cos θ=sin(θ+90°)= AC ·sin 15 CD asin
asin α-
4.
甲、乙两楼相距 20 米,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、乙两楼的高分别是 ___________ .
考点 解三角形求高度
题点 测量俯角 (仰角 )求高度
答案 20 3米, 40
3 3米
3
解析 甲楼的高为 20tan 60 °=20× 3=20 3(米), 乙楼的高为 20 3-20tan 30 =°20 3-20× 33=40
3 3(米).
5. _____________________________________ 某船开始看见一灯塔在南偏东 30 °方向,后来船沿南偏东 60 °的方向航行 45 km 后,看见该 灯塔在正西方向,则这时船与灯塔的距离是 _________________________ km.
考点 解三角形求距离
题点 测量方向角求距离
答案 15 3
解析 设灯塔位置为 A ,船的初始位置为 O ,船的终止位置为 B , 由题意知 ∠ AOB = 30°, ∠OAB = 120°,
则∠OBA =30°,
所以由正弦定理,得 AB = 15 3,
即此时船与灯塔的距离是 15 3 km.
1.
在研究三角形时, 灵活根据两个定理可以寻找到多种解决问题的方案,
但有些过程较繁
琐, 如何找到最优的方法,最主要的还是分析两个定理的特点,结合题目条件来选择最佳的计算 方式 .
2. 测量底部不可到达的建筑物的高度问题 .由于底解析
宽=
8 000 tan 30 8 000 tan 45 =5 856.4(m).
a,0<β<α<2π,则水塔 CD 的高度为
()
部不可到达,这类问题不能直接用解直角三角形的方法解决,但常用正弦定理和余弦定理,计算出建筑物顶部到一个可到达的点之间的距离,然后转化为解直角三角形的问题
、选择题 1.为了测某塔 AB 的高度,在一幢与塔 AB 相距 20 m 的楼顶处测得塔顶的仰角为 30°,塔基的 俯角为 45°,那么塔 AB 的高为 ( 3
A.20 1+ 3 m C.20(1+ 3) m 考点 解三角形求高度
题点 测量俯角 (仰角 )求高度 答案 A 2.在某个位置测得某山峰仰角为 θ,对着山峰在地面上前进 600 m 后测得仰角为 2θ,继续在 地面上前进 200 3 m 以后测得山峰的仰角为 4θ,则该山峰的高度为 ( )
A.200 m
B.300 m
C.400 m
D.100 3 m 考点 解三角形求高度
题点 测量俯角 (仰角 )求高度 答案 B
解析 如图, △BED ,△BDC 为等腰三角形,
BD =ED = 600 m , BC = DC = 200 3 m.
在 △BCD 中,由余弦定理可得
6002+ 200 3 2- 200 3 2
2× 600× 200 3 ∵0°<2θ<90°,∴2θ=30°, 4θ=60°. 在 Rt △ABC 中, AB = BCsin 4θ=200 3× 23= 300(m) , 故选 B. 3.
海上有 A ,B 两个小岛相距 10 n mile ,从 A 岛望C 岛和B 岛成60°的视角,从 B 岛望 C 岛 和 A 岛成 75°的视角,则
B ,
C 间的距离是 (

解析 塔的高度为 cos 2θ=
D.30
20tan 30 °+20tan
A.10 3 n mile
B.103 6 n mile
C.5 2 n mile
D.5 6 n mile 考点 解三角形求距离 题点 测量方向角求距离 答案 D 解析 在△ ABC 中, C =180°-60°-75°=45°.
BC AB BC 10 由正弦定理,得 = , ∴ = , sin A sin C sin 60 °sin 45 °
解得 BC =5 6 n mile. 4.
已知两座灯塔 A ,B 与海洋观察站 C 的距离相等, 灯塔 A 在观察站 C 的北偏东 40°, 在观察站 C 的南
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 10°
D.南偏西 10°
考点 三角形中角度的求解 题点 三角形中角度的求解 答案 B
解析 如图,因为 △ ABC 为等腰三角形,
45°,
灯塔
B
解析如图所示,
BC= 3h, AC=h,
∴AB= 3h2+ h2=2h(米).
45°,此人沿南偏东 40°方向前进 10 m 到 D,6.某人在 C 点测得某塔在南偏西 80°,塔
顶仰角为
测得塔顶 A 的仰角为 30°,则塔高为
()
A.15 m
B.5 m
C.10 m
D.12 m
考点解三角形求高度
题点测量俯角(仰角)求高度
答案 C
解析如图,设塔高为 h,在 Rt △AOC
中,∠ACO=45°,
则 OC=OA= h.
在 Rt △AOD 中,∠ADO=30°,
则 OD = 3h.
在△OCD 中,∠OCD=120°,
CD=10,
由余弦定理,
得 OD 2=OC2+CD2- 2OC ·CD cos∠ OCD ,
即( 3h)2=h2+102-2h×10×cos 120 ,°
∴h2-5h-50=0,解得 h=10 或 h=- 5(舍).
即塔高为 10 m.
7.一艘海轮从 A 处出发,以每小时 40 海里的速度沿南偏东 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 海里
B.10 3 海里
C.20 3 海里
D.20 2 海里
考点解三角形求距离
题点测量俯角(仰角)求距离
答案 A
解析 如图所示,易知,
在△ABC 中, AB =20,∠CAB =30°,∠ACB =45°, 根据正弦定理得
BC
= AB , sin 30 =°sin 45 , 解得 BC =10 2.
8.
要测量河流一侧某建筑物的高度,在河流的另一侧选择
甲、乙两个观测点,在甲、乙两点 分别测得该建筑物顶点的仰角为 45°,30°,在水平面上测得该建筑物和甲地连线与甲、乙两
解析
在△ABC 中,由余弦定理,得地连线所成的角为 120°,甲、 A.100 2 m C.200 3 m 考点 解三角形求高度 题点 测
量俯角 (仰角 )求高度 答案 D 解析 由题意画出示意图, 设高 AB =h ,在 Rt △ ABC 中, 在 Rt △ABD 中, 由已知得 BD = 3h. 在 △BCD 中,由余弦定理 BD 2=BC 2+CD 2-2BC ×CD ×cos ∠BCD ,得 乙两地相距 500 m
则该建筑物的高度是 ( )
B.400 m D.500
m 由已知得 BC =
h. 答
案 3π 4
考点 解三角形求距离 题点 测量俯角 (仰
角 )求距离 答案 3 2+ 6 20
解析 在△ ABC 中, ∠BCA =60°, ∠ABC =75°-60°=15°,AC =0.1 km ,
cos ∠ ACB = 32+ 2 2 2- 29 2 = 2× 3×2 2 = 2. 2 3π 因为∠ACB ∈(0,π),所以 ∠ACB
10.如图,测量河对岸的塔高 AB 时,选取与塔底 B 在同一水平面内的两个
测点 C 与 D ,测得∠ BCD =15°,∠BDC =30°,CD =30米,并在点 C 测 得塔顶
A 的仰角为 60°,则塔高 A
B = 米 . 考点 解三角形求高度
题点 测量俯角 (仰角 )求高度 答案 15 6
解析 在△BCD 中,
∠CBD = 180°-15°-30°=135°. 由正弦定理,得 BC
= CD
sin
∠ BDC = sin ∠ CBD
所以 BC =3s 0in si n 1 3350 =°°15 2.
在 Rt △ABC 中,AB =BCtan ∠ACB =15 2×tan 60 = 15 6(米 ).
11.如图, A ,B , C ,D 都在同一个与水平面垂直的平面内, B ,D 为两岛上的两座灯塔的塔 顶 .测量船于水面 A 处测得 B 点和 D 点的仰角分别为 75°,30°,于水面 C 处测得 B 点和 D 点 的仰角均为 60°,AC =0.1 km.若 AB = BD ,则 B ,D 间的距离为 km.
由正弦定理,得 sin ∠AB BCA =sin ∠AC ABC ,
所以 AB =
0.1sin 60
sin
°3 2+ 6 20 (km) , 又因为 BD = AB ,所以 BD =
3 22+0
6
(km).
三、解答题 12. 如图所示,在地面上共线的三点 A ,B , C 处测得一建筑物的仰
角分
别为 30°,45°,60°,且 AB = BC = 60 m ,求建筑物的高度 .
考点 解三角形求高度
题点 测量俯角 (仰角 )求高度 解 设建筑物的高度为 h ,由题图知, ∴在△PBA 和 △PBC 中,分别由余弦定理,
222
60 +2h - 4h 得
cos ∠PBA =
, ①
2× 60× 2h
2 2
4
2
∵∠ PBA +∠PBC =180°, ∴cos ∠PBA + cos ∠ PBC =0.③
由①②③ ,解得 h =30 6或 h =- 30 6(舍去 ),即建筑物的高度为 30 6 m. 13. 甲船在 A 处,乙船在 A 的南偏东 45°方向,距 A 有 9海里的 B 处,并以 20 海里/时的速度 沿南偏西 15°方向行驶,若甲船以 28海里 /时的速度行驶,用多少小时能最快追上乙船? 考点 解三角形求距离 题点 测量方向角求距离
解 如图所示,设用 t 小时甲船能追上乙船,且在 C 处相遇 .
在△ABC 中, AC =28t ,BC =20t ,AB =9,
2 2 2
由余弦定理得 AC 2=AB 2+BC 2
-2AB ·BCcos ∠
即(28t)2=92+(20t)2-2×9×20t× -
2
1,
2 3 9
128t2-60t-27=0,∴t=或 t=-(舍
∴ 甲船用43小时能最快追上乙船
四、探究与拓展
14.______________________ 某人在塔的正东沿着南偏西 60°的
方向前进 40 m 后,望见塔在东北方向,最大仰角为 30°,则塔高
为__________________________ m.
考点解三角形求高度
题点测量方向角、仰角求高度
答案10 3-33
解析如图所示,
若沿途测得塔的
设 AE 为塔, B 为塔正东方向一点,沿南偏西 60 °前进 40 m 到达 C 处,
即 BC=40,∠ CAB=135°,∠ABC=30°,∠ ACB
=15°.
AC BC
在△ABC 中,=,
sin∠ ABC sin∠CAB
即AC

40
,∴AC =20 2.
sin 30 °sin 135 °
在△ABC 中,由面积公式知11
21×BC×AG=1
2×BC×AC×sin∠ACB. AG=
AC×CB×sin∠
ACB
BC
= AC × sin ∠ ACB= 20 2sin 15 ,∴ AG=20 2sin(45 °- 30°)
=20 2 22× 23-22×12= 10( 3- 1).
在 Rt △AEG 中,∵ AE= AG tan∠AGE ,∴AE= 10( 3- 1)× 33=10-1033,∴ 塔高为 10-1033 m.
15.为保障高考的公平性,高
考时每个考点都要安装手机屏蔽仪,要求在考点周围 1 千米处

能收到手机信号,检查员抽查某市一考点,在考点正西 3千米有一条北偏东 60°方
向的公路,在此处检查员用手机接通电话,以每小时 12 千米的速度沿公路行驶,
问最长需要多少分钟检查员开始收不到信号,并至少持续多长时间该考点才算合格?考点解三角形的实际综合应用
题点解三角形的实际综合应用
解如图所示,考点为 A,检查开始处为 B ,设检查员行驶
到公路上 C, D 两点之间时收不到信号,即公路上两点到
C,
考点的距离为 1 千米 .
在△ABC 中,AB= 3(千米),
AC= 1(千米),∠ ABC= 30°,由正弦定理,得 sin∠ACB=sin A C30×°AB=23,∴∠ ACB= 120°(∠ ACB =60°不合题意),∴∠ BAC= 30°,∴ BC=AC =1(千米).
在△ACD 中,AC=AD=1,∠ACD =60°,
∴△ ACD 为等边三角形,∴CD=1(千米). ∵B1C2×60=5,∴在BC 上需 5分钟,CD 上需 5分钟.
∴最长需要 5分钟检查员开始收不到信号,并持续至少 5 分钟才算合格
1
所以∠CBA =21(180 °-80°)=50°,
60°-50°= 10°,故选 B.
5.从高出海平面 h 米的小岛看正东方向有一只船俯角为 30 °,看正南方向有一只船
俯角为则此时两船间的距离为 ( )
A.2h 米
B. 2h 米
C. 3h米
D.2 2h 米
考点解三角形求距离
题点测量俯角 (仰角 )求距离
答案 A
2 2 2
3h2=h2+5002+h×500,解得 h=500(m)( 负值舍去 ).故选 D.
、填空题
9.如图所示为一角槽,已知 AB⊥AD ,AB⊥BE,并测量得 AC=3 mm,BC=2 2 mm,AB= 29 mm,则∠ ACB=________ .
考点解三角形求角度题点解三角形求角度。

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