2019年高考数学(理)一轮复习精品资料专题22正弦定理和余弦定理的应用(教学案)含解析

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2019年高考数学(理)一轮复习精品资料
1.能够运用正弦定理、余弦定理等知识解决一些与测量和几何计算有关的实际问题.
1.仰角和俯角
在同一铅垂平面内的水平视线和目标视线的夹角,目标视线在水平视线上方叫仰角,目标视线在水平视线下方叫俯角(如图1).
2.方位角
从正北方向起按顺时针转到目标方向线之间的水平夹角叫做方位角.如B点的方位角为α(如图2).
3.方向角:指北或指南方向线与目标方向所成的小于90°的角叫做方向角,如北偏东α,南偏西α.特别地,若目标方向线与指北或指南方向线成45°角称为西南方向,东北方向等.
(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的度数(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. 【必会结论】
1.仰角与俯角是相对水平视线而言的,而方位角是相对于正北方向而言的.
2.“方位角”与“方向角”的区别:方位角大小的范围是[0,2π),方向角大小的范围是2π
.
高频考点一 考查测量距离
例1、如图所示,为了测量河对岸A ,B 两点间的距离,在岸边定一基线CD ,现已测出CD =a 和∠ACD =60°,∠BCD =30°,∠BDC =105°,∠ADC =60°,试求AB 的长.
【举一反三】如图所示,有两座建筑物AB 和CD 都在河的对岸(不知道它们的高度,且不能到达对岸),某人想测量两座建筑物尖顶A 、C 之间的距离,但只有卷尺和测量仪两种工具.若此人在地面
上选一条基线EF,用卷尺测得EF的长度为a,并用测角仪测量了一些角度:∠AEF=α,∠AFE=β,∠CEF=θ,∠CFE=φ,∠AEC=γ.请你用文字和公式写出计算A、C之间距离的步骤和结果.
【解析】第一步:在中,利用正弦定理得,解得;
第二步:在中,同理可得;
第三步:在中,利用余弦定理,
.
【方法技巧】求距离问题时要注意
(1)选定或确定要创建的三角形,要首先确定所求量所在的三角形,若其他量已知则直接解;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.
【变式探究】
隔河看两目标A与B,但不能到达,在岸边选取相距 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.
【解析】如图,在△ACD中,∠ACD=120°,
∠CAD=∠ADC=30°.所以AC=CD=.
高频考点二考查高度问题
例2、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.
答案100
解析如图所示,由已知得∠BAC=30°,AB=600 m,∠EBC=75°,∠CBD=30°,
【举一反三】如图,在湖面上高为10 m处测得天空中一朵云的仰角为30°,测得湖中之影的俯角为45°,则云距湖面的高度为(精确到0.1 m)()
A.2.7 m B.17.3 m
C.37.3 m D.373 m
【答案】C
【方法技巧】求解高度问题首先应分清
(1)在测量高度时,要理解仰角、俯角的概念,仰角和俯角都是在同一铅垂面内视线与水平线的夹角;
(2)准确理解题意,分清已知条件与所求,画出示意图;
(3)运用正、余弦定理,有序地解相关的三角形,逐步求解问题的答案,注意方程思想的运用.
【变式探究】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米到位置D,测得∠BDC=45°,则塔AB 的高是________米.
【解析】在△BCD 中,CD =10,∠BDC =45°,∠BCD =15°+90°=105°,∠DBC =30°,sin 45°BC
=sin 30°CD ,BC =sin 30°CDsin 45°=10.在Rt △ABC 中,tan 60°=BC AB
,AB =BC tan 60°=10.
【答案】10
高频考点三 考查角度问题
例3、在一次海上联合作战演习中,红方一艘侦察艇发现在北偏东45°方向,相距12 n mile 的水面上,有蓝方一艘小艇正以每小时10 n mile 的速度沿南偏东75°方向前进,若红方侦察艇以每小时14 n mile 的速度,沿北偏东45°+α方向拦截蓝方的小艇.若要在最短的时间内拦截住,求红方侦察艇所需的时间和角α的正弦值.
解 如图,设红方侦察艇经过x 小时后在C 处追上蓝方的小艇,
则AC =14x ,BC =10x ,∠ABC =120°.
【举一反三】某渔船在航行中不幸遇险,发出呼救信号,我海军舰艇在A处获悉后,立即测出该渔船在方位角为45°,距离A为10海里的C处,并测得渔船正沿方位角为105°的方向,以10海里/时的速度向小岛B靠拢,我海军舰艇立即以10海里/时的速度前去营救,求舰艇的航向和靠近渔船所需的时间.
解如图所示,设所需时间为t小时,
所以舰艇航向为北偏东75°.
【方法技巧】解决测量角度问题的注意事项
(1)首先应明确方位角或方向角的含义.
(2)分析题意,分清已知与所求,再根据题意画出正确的示意图,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,注意正弦、余弦定理的“联袂”使用.
【变式探究】如图,位于A处的信息中心获悉:在其正东方向相距40海里的B处有一艘渔船遇险,在原地等待营救.信息中心立即把消息告知在其南偏西30°、相距20海里的C处的乙船,现乙船朝北偏东θ的方向沿直线CB前往B处救援,求cosθ的值.
高频考点四考查函数思想在解三角形中的应用
例4、某港口O 要将一件重要物品用小艇送到一艘正在航行的轮船上.在小艇出发时,轮船位于港口O 北偏西30°且与该港口相距20海里的A 处,并正以30海里/小时的航行速度沿正东方向匀速行驶.假设该小艇沿直线方向以v 海里/小时的航行速度匀速行驶,经过t 小时与轮船相遇.
(1)若希望相遇时小艇的航行距离最小,则小艇航行速度的大小应为多少?
(2)假设小艇的最高航行速度只能达到30海里/小时,试设计航行方案(即确定航行方向和航行速度的大小),使得小艇能以最短时间与轮船相遇,并说明理由.
解 (1)设相遇时小艇航行的距离为s 海里,则s = ==2+3001
.
故当t =31时,s min =10,v =31
=30(海里/小时).
即小艇以30海里/小时的速度航行,相遇时小艇的航行距离最小.
(2)设小艇与轮船在B 处相遇.则v 2t 2=400+900t 22·20·30t ·cos(90°-30°),
【方法技巧】解三角形在实际中的应用问题有很多是求距离最短、用时最少、速度最大等最值问题,这需要建立有关量的函数关系式,通过求函数最值的方法来解决.函数思想在解三角形实际问题中的应用,经常与正弦定理、余弦定理相结合,此类问题综合性较强,能力要求较高,要有一定的分析问题、解决问题的能力.
【举一反三】如图所示,一辆汽车从O 点出发沿一条直线公路以50公里/小时的速度匀速行驶(图中的箭头方向为汽车行驶方向),汽车开动的同时,在距汽车出发点O 点的距离为5公里、距离公路线的垂直距离为3公里的M 点的地方有一个人骑摩托车出发想把一件东西送给汽车司机.问骑摩托车的人至少以多大的速度匀速行驶才能实现他的愿望,此时他驾驶摩托车行驶了多少公里?
【解析】作MI 垂直公路所在直线于点I ,则MI =3, ∵OM =5,∴OI =4,∴cos ∠MOI =54.
设骑摩托车的人的速度为v 公里/小时,追上汽车的时间为t 小时, 由余弦定理得(vt )2
=52
+(50t )2
-2×5×50t ×54

即v 2
=t225-t 400+2 500==25-812
+900≥900,
∴当t =81时,v 取得最小值为30,∴其行驶距离为vt =830=415
公里.
故骑摩托车的人至少以30公里/小时的速度行驶才能实现他的愿望,此时他驾驶摩托车行驶了415
公里.
【方法技巧】函数思想在解三角形中常与余弦定理应用及函数最值求法相综合,此类问题综合性较强,能力要求较高,要求考生要有一定的分析问题解决问题的能力。

解答本题利用了函数思想,求解时把速度表示为时间的函数,利用函数最值求法完成解答,注意函数中以t 1
为整体构造二次函数,求最值。

【变式探究】如图所示,已知树顶A 离地面221米,树上另一点B 离地面211米,某人在离地面23
米的
C 处看此树,则该人离此树________米时,看A ,B 的视角最大.
【答案】6
1. (2018年全国Ⅲ卷理数)的内角的对边分别为,,,若的面积为,则
A. B. C. D.
【答案】C
2.(2018年浙江卷)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.若a=,b=2,A=60°,则sin B=___________,c=___________.
【答案】 (1). (2). 3
【解析】由正弦定理得,所以
由余弦定理得(负值舍去).
3. (2018年天津卷)在中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知. (I)求角B的大小;
(II)设a=2,c=3,求b和的值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ),.
【解析】(Ⅰ)在△ABC中,由正弦定理,可得,
又由,得,
即,可得.
又因为,可得B=.
(Ⅱ)在△ABC中,由余弦定理及a=2,c=3,B=,
有,故b=.
由,可得.因为a<c,故.
因此,
所以,
4. (2018年北京卷)在△ABC中,a=7,b=8,cos B= –.
(Ⅰ)求∠A;
(Ⅱ)求AC边上的高.
【答案】(1) ∠A=
(2) AC边上的高为
(Ⅱ)在△ABC中,∵sin C=sin(A+B)=sin A cos B+sin B cos A==.
如图所示,在△ABC中,∵sin C=,∴h==,
∴AC边上的高为.
5. (2018年全国I卷理数)在平面四边形中,,,,.
(1)求;
(2)若,求.
【答案】(1) .
(2).
【解析】
(1)在中,由正弦定理得.
由题设知,,所以.
由题设知,,所以.
(2)由题设及(1)知,.
在中,由余弦定理得
,所以.
1.【2017山东,理9】在中,角,,的对边分别为,,.若为锐角三角形,且满足,则下列等式成立的是
(A)(B)(C)(D)
【答案】A
2.【2017课标1,理17】△ABC的内角A,B, C的对边分别为a,b,c,已知△ABC的面积为(1)求sin B sin C;
(2)若6cos B cos C=1,a=3,求△ABC的周长.
【答案】(1).(2).
【解析】
(1)由题设得,即.
由正弦定理得.
故.
(2)由题设及(1)得,即.
所以,故.
由题设得,即.
由余弦定理得,即,得.
故△ABC的周长为.
3.【2017课标II,理17】的内角所对的边分别为,已知,(1)求;
(2)若,的面积为,求。

【答案】(1); (2) b=2
(2)由,故

由余弦定理及得
所以b=2.
4.【2017北京,理15】在△ABC中,=60°,c=a.
(Ⅰ)求sin C的值;
(Ⅱ)若a=7,求△ABC的面积.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ).
【解析】 (1)根据正弦定理
(2)当时,,∴

5.【2017天津,理15】在中,内角所对的边分别为.已知,,
.
(Ⅰ)求和的值;
(Ⅱ)求的值.
【答案】 (1).(2)
【解析】
(Ⅱ)由(Ⅰ)及,得,所以,
.故.
1.【2016年高考四川理数】(本小题满分12分)
在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,且.
(I)证明:;
(II)若,求.
【答案】(Ⅰ)证明详见解析;(Ⅱ)4.
【解析】
(Ⅱ)由已知,b2+c2–a2=bc,根据余弦定理,有
cos A==.
所以sin A==.
由(Ⅰ),sin Asin B=sin Acos B+cos Asin B,
所以sin B=cos B+sin B,
故tan B==4.
2.【2016高考浙江理数】(本题满分14分)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c. 已知b+c=2a cos
B.
(I)证明:A=2B;
(II)若△ABC的面积,求角A的大小.
【答案】(I)证明见解析;(II)或.
【解析】
(Ⅰ)由正弦定理得,
故,
于是.
又,,故,所以或,因此(舍去)或,
所以,.
3.【2016高考山东理数】(本小题满分12分)
在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知
(Ⅰ)证明:a+b=2c;
(Ⅱ)求cos C的最小值.
【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)
【解析】
(Ⅰ)由题意知,
化简得,
即.
因为,
所以.
从而.
由正弦定理得.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
所以,
当且仅当时,等号成立.
故的最小值为.
【2015高考上海,理14】在锐角三角形中,,为边上的点,与的面积分别为和.过作于,于,则.
【答案】
【2015高考广东,理11】设的内角,,的对边分别为,,,若,,,则.
【答案】.
【解析】因为且,所以或,又,所以,,
又,由正弦定理得即解得,故应填入.
【2015高考湖北,理12】函数的零点个数为.
【答案】2
【解析】因为
所以函数的零点个数为函数与图象的交点的个数,
函数与图象如图,由图知,两函数图象有2个交点,
所以函数有2个零点.
【2015高考湖北,理13】如图,一辆汽车在一条水平的公路上向正西行驶,到处时测得公路北侧一山顶D在西偏北的方向上,行驶600m后到达处,测得此山顶在西偏北的方向上,仰角为,则此山的高度
m.
【答案】
【2015高考重庆,理13】在ABC中,B=,AB=,A的角平分线AD=,则AC=_______.
【答案】
【解析】由正弦定理得,即,解得,,从而,所以,.
【2015高考福建,理12】若锐角的面积为,且,则等于________.【答案】7
【解析】由已知得的面积为,所以,,所以
.由余弦定理得,.
【2015高考新课标2,理17】(本题满分12分)
中,是上的点,平分,面积是面积的2倍.
(Ⅰ) 求;
(Ⅱ)若,,求和的长.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ).
【解析】(Ⅰ),,因为,
,所以.由正弦定理可得.
【2015高考浙江,理16】在中,内角,,所对的边分别为,,,已知,=
.
(1)求的值;
(2)若的面积为7,求的值.
【答案】(1);(2).
【解析】
(1)由及正弦定理得,
∴,又由,即,得,
解得;(2)由,得,,
又∵,∴,由正弦定理得,
又∵,,∴,故.
【2015高考安徽,理16】在中,,点D在边上,,求的长.
【答案】
【解析】如图,
【2015高考陕西,理17】(本小题满分12分)的内角,,所对的边分别为,,.向量
与平行.
(I)求;
(II)若,求的面积.
【答案】(I);(II).
【解析】
(Ⅱ)解法一:由余弦定理,得

得,即
因为,所以.
故的面积为.
解法二:由正弦定理,得,
从而,
又由,知,所以.

所以的面积为.
(2014·天津卷)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c .已知b -c =41
a ,2sin B =3sin
C ,则cos A 的值为________.
【答案】-41
【解析】∵2sin B =3sin C ,∴2b =3c . 又∵b -c =4a ,∴a =2c ,b =23
c , ∴cos A =2bc b2+c2-a2=c×c 3=-41
.
(2014·新课标全国卷Ⅱ)设点M (x 0,1),若在圆O :x 2+y 2=1上存在点N ,使得∠OMN =45°,则x 0的取值范围是________.
【答案】[-1,1]
【解析】在△OMN 中,OM =0202≥1=ON ,所以设∠ONM =α,则45°≤α<135°.根据正弦定理得02
0=sin 45°1,所以0202=sin α∈[1,],所以0≤x 02≤1,即-1≤x 0≤1,故符合条件的x 0的取值范围为[-1,1].
(2014·广东卷)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对应的边分别为a ,b ,c .已知b cos C +c cos B =2b ,则b a
=________.
【答案】2
(2014·安徽卷)设△ABC 的内角A ,B ,C 所对边的长分别是a ,b ,c ,且b =3,c =1,A =2B .
(1)求a 的值; (2)求sin4π
的值.
【解析】 (1)因为A =2B ,所以sin A =sin 2B =2sin B cos B ,由余弦定理得cos B =2ac a2+c2-b2
=2sin B sin A ,所以由正弦定理可得a =2b ·2ac a2+c2-b2.
因为b =3,c =1,所以a 2=12,即a =2 . (2)由余弦定理得cos A =2bc b2+c2-a2=69+1-12
= -31.因为0<A <π,所以sin A ==91=32.
故sin 4π=sin A cos 4π+cos A sin 4π=32×22+31×22=62.
(2014·北京卷)如图12,在△ABC 中,∠B =3π
,AB =8,点D 在BC 边上,且CD =2,cos ∠ADC =71.
(1)求sin ∠BAD ;
(2)求BD ,AC 的长.
图12
【解析】(1) 在△ADC 中,因为cos ∠ADC =71,所以sin ∠ADC =73
.
所以sin ∠BAD =sin(∠ADC -∠B )=sin ∠ADC cos B -cos ∠ADC sin B =73×21-71×23=143
.
(2014·福建卷)在△ABC 中,A =60°,AC =4,BC =2 ,则△ABC 的面积等于________.
【答案】2
【解析】由sin A BC =sin B AC ,得sin B =34sin 60°
=1, ∴B =90°,C =180°-(A +B )=30°,
则S △ABC =21·AC ·BC sin C =21
×4×2sin 30°=2,即△ABC 的面积等于2. (2014·湖南卷)如图15所示,在平面四边形ABCD 中,AD =1,CD =2,AC =.
图15
(1)求cos ∠CAD 的值;
(2)若cos ∠BAD =-147,sin ∠CBA =621
,求BC 的长.
(2)设∠BAC =α,则α=∠BAD -∠CAD . 因为cos ∠CAD =77,cos ∠BAD =-147
, 所以sin ∠CAD == 27=721,
sin ∠BAD ==27=1421
.
于是sin α=sin (∠BAD -∠CAD )
=sin ∠BAD cos ∠CAD -cos ∠BAD sin ∠CAD =1421×77-147×721 =23.
在△ABC 中,由正弦定理,得sin αBC =sin ∠CBA AC
. 故BC =sin ∠CBA AC·sin α=621
=3.
(2014·江西卷)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 =3π

则△ABC 的面积是( )
A .3 B.23 C.23
D .3 【答案】C
【解析】由余弦定理得,cos C =2ab a2+b2-c2=2ab 2ab -6=21,所以ab =6,所以S △ABC =21ab sin C =23
. (2014·辽宁卷)在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且a >c .已知·=2,cos B =31
,b =3.求:
(1)a 和c 的值;
(2)cos(B -C )的值.
(2)在△ABC 中,sin B ==21=32
.
由正弦定理,得sin C =b c sin B =32·32=92
. 因为a =b >c ,所以C 为锐角, 因此cos C ==22=97
.
所以cos(B -C )=cos B cos C +sin B sin C =31×97+32×92=2723
.
(2014·全国卷)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知3a cos C =2c cos A ,tan A =31
,求B .
【解析】由题设和正弦定理得
3sin A cos C =2sin C cos A ,
故3tan A cos C =2sin C .
因为tan A =31
,所以cos C =2sin C , 所以tan C =21
.
所以tan B =tan[180°-(A +C )]
=-tan(A +C ) =tan Atan C -1tan A +tan C =-1,
所以B =135°.
(2014·新课标全国卷Ⅰ)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________.
【答案】
(2014·新课标全国卷Ⅱ)钝角三角形ABC 的面积是21
,AB =1,BC =,则AC =( ) A .5 B. C .2 D .1
【答案】B
【解析】根据三角形面积公式,得21BA ·BC ·sin B =21,即21×1××sin B =21,得sin B =22
,其中C <A .若B 为锐角,则B =4π,所以AC =22
=1=AB ,易知A 为直角,此时△ABC 为直角三角形,所以B 为钝角,即B =43π,所以AC =22
=.
(2014·山东卷)在△ABC 中,已知·=tan A ,当A =6π
时,△ABC 的面积为______. 【答案】61
【解析】因为AB ·AC =||·||cos A =tan A ,且A =6π,所以||·||=32,所以△ABC 的面积S =21
||·||sin A =21×32×sin 6π=61
.
(2014·陕西卷)△ABC 的内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .
(1)若a ,b ,c 成等差数列,证明:sin A +sin C =2sin(A +C );
(2)若a ,b ,c 成等比数列,求cos B 的最小值.
(2)∵a ,b ,c 成等比数列,∴b 2=ac .
由余弦定理得
cos B =2ac a2+c2-b2=2ac a2+c2-ac ≥2ac 2ac -ac =21
, 当且仅当a =c 时等号成立, ∴cos B 的最小值为21.
(2014·四川卷)如图13所示,从气球A 上测得正前方的河流的两岸B ,C 的俯角分别为67°,30°,此时气球的高度是46 m ,则河流的宽度BC 约等于________m .(用四舍五入法将结果精确到个位.参考数据:sin 67°≈0.92,cos 67°≈0.39,sin 37°≈0.60,cos 37°≈0.80,≈1.73)
图13
【答案】60
【解析】过A 点向地面作垂线,记垂足为D ,则在Rt △ADB 中,∠ABD =67°,AD =46 m ,∴AB =sin 67°AD =0.9246
=50(m),
在△ABC 中,∠ACB =30°,∠BAC =67°-30°=37°,AB =50 m , 由正弦定理得,BC =sin 30°ABsin 37°
=60 (m), 故河流的宽度BC 约为60 m.
(2014·浙江卷)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知a ≠b ,c =,cos 2A -cos 2B =sin A cos A -sin B cos B .
(1)求角C 的大小;
(2)若sin A =54
,求△ABC 的面积.
【解析】(1)由题意得21+cos 2A -21+cos 2B =23sin 2A -23sin 2B ,即23sin 2A -21cos 2A =23
sin 2B -21cos 2B ,sin 6π=sin 6π.
由a ≠b ,得A ≠B ,又A +B ∈(0,π),得2A -6π+2B -6π
=π, 即A +B =32π,所以C =3π
.
(2)由c =,sin A =54,sin A a =sin C c ,得a =58
.
由a <c ,得A <C ,从而cos A =53,故sin B =sin(A +C )=sin A cos C +cos A sin C =103
. 所以,△ABC 的面积为S =21ac sin B =253+18
.
(2014·重庆卷)已知△ABC 的内角A ,B ,C 满足sin 2A +sin(A -B +C )=sin(C -A -B )+21
,面积S 满足1≤S ≤2,记a ,b ,c 分别为A ,B ,C 所对的边,则下列不等式一定成立的是( )
A .bc (b +c )>8
B .ab (a +b )>16
C .6≤abc ≤12
D .12≤abc ≤24
【答案】A。

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