巧用三余弦定理解题

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三角恒等变换、正余弦定理及应用5—7讲

三角恒等变换、正余弦定理及应用5—7讲

第5讲 两角和与差的正弦、余弦和正切【2013年高考会这样考】1.考查利用两角和与差的正弦、余弦、正切公式及倍角公式进行三角函数式的化简与求值.2.利用三角公式考查角的变换、角的范围.【复习指导】本讲复习应牢记和、差角公式及二倍角公式,准确把握公式的特征,活用公式(正用、逆用、变形用、创造条件用);同时要掌握好三角恒等变换的技巧,如变换角的技巧、变换函数名称的技巧等.基础梳理1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式(1)C (α-β):cos(α-β)=cos_αcos_β+sin_αsin_β;(2)C (α+β):cos(α+β)=cos_αcos_β-sin_αsin_β;(3)S (α+β):sin(α+β)=sin_αcos_β+cos_αsin_β;(4)S (α-β):sin(α-β)=sin_αcos_β-cos_αsin_β;(5)T (α+β):tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β; (6)T (α-β):tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β. 2.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)S 2α:sin 2α=2sin_αcos_α;(2)C 2α:cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α;(3)T 2α:tan 2α=2tan α1-tan 2α. 3.有关公式的逆用、变形等(1)tan α±tan β=tan(α±β)(1?tan_αtan_β);(2)cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2; (3)1+sin 2α=(sin α+cos α)2,1-sin 2α=(sin α-cos α)2,sin α±cos α=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α±π4. 4.函数f (α)=a cos α+b sin α(a ,b 为常数),可以化为f (α)=a 2+b 2sin(α+φ)或f (α)=a 2+b 2cos(α-φ),其中φ可由a ,b 的值唯一确定.两个技巧(1)拆角、拼角技巧:2α=(α+β)+(α-β);α=(α+β)-β;β=α+β2-α-β2;α-β2=⎝ ⎛⎭⎪⎫α+β2-⎝ ⎛⎭⎪⎫α2+β. (2)化简技巧:切化弦、“1”的代换等.三个变化(1)变角:目的是沟通题设条件与结论中所涉及的角,其手法通常是“配凑”.(2)变名:通过变换函数名称达到减少函数种类的目的,其手法通常有“切化弦”、“升幂与降幂”等.(3)变式:根据式子的结构特征进行变形,使其更贴近某个公式或某个期待的目标,其手法通常有:“常值代换”、“逆用变用公式”、“通分约分”、“分解与组合”、“配方与平方”等.双基自测1.(人教A 版教材习题改编)下列各式的值为14的是( ).A .2cos 2 π12-1B .1-2sin 275° C.2tan 22.5°1-tan 222.5° D .sin 15°cos 15°解析 2cos 2π12-1=cos π6=32;1-2sin 275°=cos 150°=-32;2tan 22.5°1-tan 222.5°= tan 45°=1;sin 15°cos 15°=12sin 30°=14.答案 D2.(2011·福建)若tan α=3,则sin 2αcos 2α的值等于( ).A .2B .3C .4D .6解析 sin 2αcos 2 α=2sin αcos αcos 2 α=2tan a =2×3=6,故选D.答案 D3.已知sin α=23,则cos(π-2α)等于( ).A .-53B .-19 C.19 D.53解析 cos(π-2α)=-cos2α=-(1-2sin 2α)=2sin 2α-1=2×49-1=-19.答案 B4.(2011·辽宁)设sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+θ=13,则sin 2θ=( ). A .-79 B .-19 C.19 D.79解析 sin 2θ=-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+2θ=2sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+θ-1=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫132-1=-79. 答案 A5.tan 20°+tan 40°+3tan 20° tan 40°=________.解析 ∵tan 60°=tan(20°+40°)=tan 20°+tan 40°1-tan 20°tan 40°, ∴tan 20°+tan 40°=tan 60°(1-tan 20°tan 40°)=3-3tan 20°·tan 40°,∴原式=3-3tan 20°tan 40°+3tan 20°tan 40°= 3.答案 3考向一 三角函数式的化简【例1】?化简2cos 4x -2cos 2x +122tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x . [审题视点] 切化弦,合理使用倍角公式.解 原式=-2sin 2x cos 2x +122sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x =12?1-sin 22x ?2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x =12cos 22x sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-2x =12cos 2x . 三角函数式的化简要遵循“三看”原则:(1)一看“角”,通过看角之间的差别与联系,把角进行合理的拆分,从而正确使用公式;(2)二看“函数名称”,看函数名称之间的差异,从而确定使用的公式;(3)三看“结构特征”,分析结构特征,找到变形的方向.【训练1】 化简:?sin α+cos α-1??sin α-cos α+1?sin 2α.解 原式=⎝ ⎛⎭⎪⎫2sin α2cos α2-2sin 2α2⎝ ⎛⎭⎪⎫2sin α2cos α2+2sin 2α24sin α2cos α2cos α =⎝ ⎛⎭⎪⎫cos α2-sin α2⎝ ⎛⎭⎪⎫cos α2+sin α2sin α2cos α2cos α=⎝ ⎛⎭⎪⎫cos 2α2-sin 2α2sin α2cos α2cos α=cos αsin α2cos α2cos α=tan α2.考向二 三角函数式的求值【例2】?已知0<β<π2<α<π,且cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2=-19,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β=23,求cos(α+β)的值. [审题视点] 拆分角:α+β2=⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2-⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β,利用平方关系分别求各角的正弦、余弦. 解 ∵0<β<π2<α<π,∴-π4<α2-β<π2,π4<α-β2<π,∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β= 1-sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β=53, sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2= 1-cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2=459, ∴cos α+β2=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2-⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β =⎝ ⎛⎭⎪⎫-19×53+459×23=7527, ∴cos(α+β)=2cos 2α+β2-1=2×49×5729-1=-239729.三角函数的给值求值,关键是把待求角用已知角表示:(1)已知角为两个时,待求角一般表示为已知角的和或差.(2)已知角为一个时,待求角一般与已知角成“倍的关系”或“互余互补”关系.【训练2】 已知α,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,sin α=45,tan(α-β)=-13,求cos β的值.解 ∵α,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,∴-π2<α-β<π2, 又∵tan(α-β)=-13<0,∴-π2<α-β<0.∴1cos 2?α-β?=1+tan 2(α-β)=109. cos(α-β)=31010,sin(α-β)=-1010.又∵sin α=45,∴cos α=35.∴cos β=cos[α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)=35×31010+45×⎝ ⎛⎭⎪⎫-1010=1010. 考向三 三角函数的求角问题【例3】?已知cos α=17,cos(α-β)=1314,且0<β<α<π2,求β.[审题视点] 由cos β=cos[α-(α-β)]解决.解 ∵0<β<α<π2,∴0<α-β<π2.又∵cos(α-β)=1314,∵cos α=17,β<α<π2,∴sin α=1-cos 2α=437∴sin(α-β)=1-cos 2?α-β?=3314,∴cos β=cos[α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)=17×1314+437×3314=12.∵0<β<π2.∴β=π3.通过求角的某种三角函数值来求角,在选取函数时,遵照以下原则:①已知正切函数值,选正切函数;②已知正、余弦函数值,选正弦或余弦函数;若角的范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,选正、余弦皆可;若角的范围是(0,π),选余弦较好;若角的范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2,选正弦较好.【训练3】 已知α,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2,且tan α,tan β是方程x 2+33x +4=0的两个根,求α+β的值.解 由根与系数的关系得:tan α+tan β=-33,tan αtan β=4,∴tan α<0,tan β<0,-π<α+β<0.又tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=-331-4= 3. ∴α+β=-2π3.考向四 三角函数的综合应用【例4】?(2010·北京)已知函数f (x )=2cos 2x +sin 2x .(1)求f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3的值; (2)求f (x )的最大值和最小值.[审题视点] 先化简函数y =f (x ),再利用三角函数的性质求解.解 (1)f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3=2cos 2π3+sin 2π3 =-1+34=-14.(2)f (x )=2(2cos 2x -1)+(1-cos 2x )=3cos 2x -1,x ∈R .∵cos x ∈[-1,1],∴当cos x =±1时,f (x )取最大值2;当cos x =0时,f (x )取最小值-1.高考对两角和与差的正弦、余弦、正切公式及二倍角公式的考查还往往渗透在研究三角函数性质中.需要利用这些公式,先把函数解析式化为y =A sin(ωx +φ)的形式,再进一步讨论其定义域、值域和最值、单调性、奇偶性、周期性、对称性等性质.【训练4】 已知函数f (x )=2sin(π-x )cos x .(1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π6,π2上的最大值和最小值. 解:f (x )=2sin x cos x =sin 2x(1)f (x )的最小正周期T =2π2=π.(2)∵-π6≤x ≤π2,∴-π3≤2x ≤π. ∴-32≤sin 2x ≤1.∴f (x )的最大值为1,最小值为-32.难点突破10——三角函数求值、求角问题策略面对有关三角函数的求值、化简和证明,许多考生一筹莫展,而三角恒等变换更是三角函数的求值、求角问题中的难点和重点,其难点在于:其一,如何牢固记忆众多公式,其二,如何根据三角函数的形式去选择合适的求值、求角方法.一、给值求值一般是给出某些角的三角函数式的值,求另外一些角的三角函数值,解题的关键在于“变角”,如α=(α+β)-β,2α=(α+β)+(α-β)等,把所求角用含已知角的式子表示,求解时要注意角的范围的讨论.【示例】? (2011·江苏)已知tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π4=2,则tan x tan 2x 的值为________. 二、给值求角“给值求角”:实质上也转化为“给值求值”,关键也是变角,把所求角用含已知角的式子表示,由所得的函数值结合该函数的单调区间求得角.【示例】? (2011·南昌月考)已知tan(α-β)=12,tan β=-17,且α,β∈(0,π),求2α-β的值.▲三角恒等变换与向量的综合问题(教师备选)两角和与差的正弦、余弦、正切公式作为解题工具,是每年高考的必考内容,常在选择题中以条件求值的形式考查.近几年该部分内容与向量的综合问题常出现在解答题中,并且成为高考的一个新考查方向.【示例】? (2011·温州一模)已知向量a =(sin θ,-2)与b =(1,cos θ)互相垂直,其中θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2. (1)求sin θ和cos θ的值;(2)若5cos(θ-φ)=35cos φ,0<φ<π2,求cos φ的值.第6讲 正弦定理和余弦定理【2013年高考会这样考】1.考查正、余弦定理的推导过程.2.考查利用正、余弦定理判断三角形的形状.3.考查利用正、余弦定理解任意三角形的方法.【复习指导】1.掌握正弦定理和余弦定理的推导方法.2.通过正、余定理变形技巧实现三角形中的边角转换,解题过程中做到正余弦定理的优化选择.基础梳理1.正弦定理:a sin A =b sin B =c sin C =2R ,其中R 是三角形外接圆的半径.由正弦定理可以变形为:(1)a ∶b ∶c =sin A ∶sin B ∶sin C ;(2)a =2R sin_A ,b =2R sin_B ,c =2R sin_C ;(3)sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c 2R 等形式,以解决不同的三角形问题.2.余弦定理:a 2=b 2+c 2-2bc cos_A ,b 2=a 2+c 2-2ac cos_B ,c 2=a 2+b 2-2ab cos_C .余弦定理可以变形为:cos A =b 2+c 2-a 22bc ,cos B =a 2+c 2-b 22ac ,cos C =a 2+b 2-c 22ab .3.S △ABC =12ab sin C =12bc sin A =12ac sin B =abc 4R =12(a +b +c )·r (R 是三角形外接圆半径,r 是三角形内切圆的半径),并可由此计算R ,r .4.已知两边和其中一边的对角,解三角形时,注意解的情况.如已知a ,b ,A ,则在三角形中,大角对大边,大边对大角;大角的正弦值也较大,正弦值较大的角也较大,即在△ABC 中,A >B ?a >b ?sin A >sin B .两类问题在解三角形时,正弦定理可解决两类问题:(1)已知两角及任一边,求其它边或角;(2)已知两边及一边的对角,求其它边或角.情况(2)中结果可能有一解、两解、无解,应注意区分.余弦定理可解决两类问题:(1)已知两边及夹角求第三边和其他两角;(2)已知三边,求各角.两种途径根据所给条件确定三角形的形状,主要有两种途径:(1)化边为角;(2)化角为边,并常用正弦(余弦)定理实施边、角转换.双基自测1.(人教A版教材习题改编)在△ABC中,A=60°,B=75°,a=10,则c等于( ).A.5 2 B.10 2C.1063D.5 6解析由A+B+C=180°,知C=45°,由正弦定理得:asin A=csin C,即1032=c22.∴c=1063.答案 C2.在△ABC中,若sin Aa=cos Bb,则B的值为( ).A.30°B.45°C.60°D.90°解析由正弦定理知:sin A sin A=cos Bsin B,∴sin B=cos B,∴B=45°.答案 B3.(2011·郑州联考)在△ABC中,a=3,b=1,c=2,则A等于( ).A.30°B.45°C.60°D.75°解析由余弦定理得:cos A=b2+c2-a22bc=1+4-32×1×2=12,∵0<A<π,∴A=60°. 答案 C4.在△ABC中,a=32,b=23,cos C=13,则△ABC的面积为( ).A .3 3B .2 3C .4 3 D. 3解析 ∵cos C =13,0<C <π,∴sin C =223,∴S △ABC =12ab sin C=12×32×23×223=4 3.答案 C5.已知△ABC 三边满足a 2+b 2=c 2-3ab ,则此三角形的最大内角为________. 解析 ∵a 2+b 2-c 2=-3ab ,∴cos C =a 2+b 2-c 22ab =-32, 故C =150°为三角形的最大内角.答案 150°考向一 利用正弦定理解三角形【例1】?在△ABC 中,a =3,b =2,B =45°.求角A ,C 和边c .[审题视点] 已知两边及一边对角或已知两角及一边,可利用正弦定理解这个三角形,但要注意解的判断.解 由正弦定理得a sin A =b sin B ,3sin A =2sin 45°,∴sin A =32.∵a >b ,∴A =60°或A =120°.当A =60°时,C =180°-45°-60°=75°,c =b sin C sin B =6+22;当A =120°时,C =180°-45°-120°=15°,c =b sin C sin B =6-22.(1)已知两角一边可求第三角,解这样的三角形只需直接用正弦定理代入求解即可.(2)已知两边和一边对角,解三角形时,利用正弦定理求另一边的对角时要注意讨论该角,这是解题的难点,应引起注意.【训练1】 (2011·北京)在△ABC 中,若b =5,∠B =π4,tan A =2,则sin A =________;a =________.解析 因为△ABC 中,tan A =2,所以A 是锐角,且sin A cos A =2,sin 2A +cos 2A =1,联立解得sin A =255,再由正弦定理得a sin A =b sin B ,代入数据解得a =210.答案 255 210考向二 利用余弦定理解三角形【例2】?在△ABC 中,a 、b 、c 分别是角A 、B 、C 的对边,且cos B cos C =-b 2a +c. (1)求角B 的大小;(2)若b =13,a +c =4,求△ABC 的面积.[审题视点] 由cos B cos C =-b 2a +c,利用余弦定理转化为边的关系求解. 解 (1)由余弦定理知:cos B =a 2+c 2-b 22ac ,cos C =a 2+b 2-c 22ab .将上式代入cos B cos C =-b 2a +c得: a 2+c 2-b 22ac ·2ab a 2+b 2-c 2=-b 2a +c, 整理得:a 2+c 2-b 2=-ac .∴cos B =a 2+c 2-b 22ac =-ac 2ac =-12.∵B 为三角形的内角,∴B =23π.(2)将b =13,a +c =4,B =23π代入b 2=a 2+c 2-2ac cos B ,得b 2=(a +c )2-2ac -2ac cos B ,∴13=16-2ac ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-12,∴ac =3. ∴S △ABC =12ac sin B =334.(1)根据所给等式的结构特点利用余弦定理将角化边进行变形是迅速解答本题的关键.(2)熟练运用余弦定理及其推论,同时还要注意整体思想、方程思想在解题过程中的运用.【训练2】 (2011·桂林模拟)已知A ,B ,C 为△ABC 的三个内角,其所对的边分别为a ,b ,c ,且2cos 2 A 2+cos A =0.(1)求角A 的值;(2)若a =23,b +c =4,求△ABC 的面积.解 (1)由2cos 2A 2+cos A =0, 得1+cos A +cos A =0,即cos A =-12,∵0<A <π,∴A =2π3.(2)由余弦定理得,a 2=b 2+c 2-2bc cos A ,A =2π3,则a 2=(b +c )2-bc ,又a =23,b +c =4,有12=42-bc ,则bc =4,故S △ABC =12bc sin A = 3.考向三 利用正、余弦定理判断三角形形状【例3】?在△ABC 中,若(a 2+b 2)sin(A -B )=(a 2-b 2)sin C ,试判断△ABC 的形状.[审题视点] 首先边化角或角化边,再整理化简即可判断.解 由已知(a 2+b 2)sin(A -B )=(a 2-b 2)sin C ,得b 2[sin(A -B )+sin C ]=a 2[sin C -sin(A -B )],即b 2sin A cos B =a 2cos A sin B ,即sin 2B sin A cos B =sin 2A cos B sin B ,所以sin 2B =sin 2A ,由于A ,B 是三角形的内角.故0<2A <2π,0<2B <2π.故只可能2A =2B 或2A =π-2B ,即A =B 或A +B =π2.故△ABC 为等腰三角形或直角三角形.判断三角形的形状的基本思想是;利用正、余弦定理进行边角的统一.即将条件化为只含角的三角函数关系式,然后利用三角恒等变换得出内角之间的关系式;或将条件化为只含有边的关系式,然后利用常见的化简变形得出三边的关系.【训练3】 在△ABC 中,若a cos A =b cos B =c cos C ;则△ABC 是( ).A .直角三角形B .等边三角形C .钝角三角形D .等腰直角三角形解析 由正弦定理得a =2R sin A ,b =2R sin B ,c =2R sin C (R 为△ABC 外接圆半径). ∴sin A cos A =sin B cos B =sin C cos C .即tan A =tan B =tan C ,∴A =B =C .答案 B考向三 正、余弦定理的综合应用【例3】?在△ABC 中,内角A ,B ,C 对边的边长分别是a ,b ,c ,已知c =2,C =π3.(1)若△ABC 的面积等于3,求a ,b ;(2)若sin C +sin(B -A )=2sin 2A ,求△ABC 的面积.[审题视点] 第(1)问根据三角形的面积公式和余弦定理列出关于a ,b 的方程,通过方程组求解;第(2)问根据sin C +sin(B -A )=2sin 2A 进行三角恒等变换,将角的关系转换为边的关系,求出边a ,b 的值即可解决问题.解 (1)由余弦定理及已知条件,得a 2+b 2-ab =4. 又因为△ABC 的面积等于3,所以12ab sin C =3,得ab =4,联立方程组⎩⎨⎧ a 2+b 2-ab =4,ab =4,解得⎩⎨⎧a =2,b =2.(2)由题意,得sin(B +A )+sin(B -A )=4sin A cos A ,即sin B cos A =2sin A cos A .当cos A =0,即A =π2时,B =π6,a =433,b =233;当cos A ≠0时,得sin B =2sin A ,由正弦定理,得b =2a .联立方程组⎩⎨⎧ a 2+b 2-ab =4,b =2a ,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =233,b =433.所以△ABC 的面积S =12a b sin C =233.正弦定理、余弦定理、三角形面积公式对任意三角形都成立,通过这些等式就可以把有限的条件纳入到方程中,通过解方程组获得更多的元素,再通过这些新的条件解决问题.【训练3】 (2011·北京西城一模)设△ABC 的内角A ,B ,C 所对的边长分别为a ,b ,c ,且cosB =45,b =2.(1)当A =30°时,求a 的值;(2)当△ABC 的面积为3时,求a +c 的值.解 (1)因为cos B =45,所以sin B =35.由正弦定理a sin A =b sin B ,可得a sin 30°=103,所以a =53.(2)因为△ABC 的面积S =12ac ·sin B ,sin B =35,所以310ac =3,ac =10.由余弦定理得b 2=a 2+c 2-2ac cos B ,得4=a 2+c 2-85ac =a 2+c 2-16,即a 2+c 2=20.所以(a +c )2-2ac =20,(a +c )2=40.所以a +c =210.阅卷报告4——忽视三角形中的边角条件致错【问题诊断】 考查解三角形的题在高考中一般难度不大,但稍不注意,会出现“会而不对,对而不全”的情况,其主要原因就是忽视三角形中的边角条件.,【防范措施】 解三角函数的求值问题时,估算是一个重要步骤,估算时应考虑三角形中的边角条件.【示例】?(2011·安徽)在△ABC 中,a ,b ,c 分别为内角A ,B ,C 所对的边长,a =3,b =2,1+2cos(B +C )=0,求边BC 上的高.错因 忽视三角形中“大边对大角”的定理,产生了增根.实录 由1+2cos(B +C )=0,知cos A =12,∴A =π3,根据正弦定理a sin A =b sin B 得:sin B =b sin A a =22,∴B =π4或3π4.以下解答过程略.正解 ∵在△ABC 中,cos(B +C )=-cos A ,∴1+2cos(B +C )=1-2cos A =0,∴A =π3.在△ABC 中,根据正弦定理a sin A =b sin B ,∴sin B =b sin A a =22.∵a >b ,∴B =π4,∴C =π-(A +B )=512π.∴sin C =sin(B +A )=sin B cos A +cos B sin A =22×12+22×32=6+24.∴BC 边上的高为b sin C =2×6+24=3+12.【试一试】 (2011·辽宁)△ABC 的三个内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,a sin A sin B +b cos 2 A =2a .(1)求b a ;(2)若c2=b2+3a2,求B.[尝试解答] (1)由正弦定理得,sin2A sin B+sin B cos2A=2sin A,即sin B(sin2A+cos2A)=2sin A.故sin B=2sin A,所以ba= 2.(2)由余弦定理和c2=b2+3a2,得cos B=?1+3?a2c.由(1)知b2=2a2,故c2=(2+3)a2.可得cos2B=12,又cos B>0,故cos B=22,所以B=45°.第7讲正弦定理、余弦定理应用举例【2013年高考会这样考】考查利用正弦定理、余弦定理解决实际问题中的角度、方向、距离及测量问题.【复习指导】1.本讲联系生活实例,体会建模过程,掌握运用正弦定理、余弦定理解决实际问题的基本方法.2.加强解三角形及解三角形的实际应用,培养数学建模能力.基础梳理1.用正弦定理和余弦定理解三角形的常见题型测量距离问题、高度问题、角度问题、计算面积问题、航海问题、物理问题等.2.实际问题中的常用角(1)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)方位角指从正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:相对于某正方向的水平角,如南偏东30°,北偏西45°,西偏东60°等.(4)坡度:坡面与水平面所成的二面角的度数.一个步骤解三角形应用题的一般步骤:(1)阅读理解题意,弄清问题的实际背景,明确已知与未知,理清量与量之间的关系.(2)根据题意画出示意图,将实际问题抽象成解三角形问题的模型.(3)根据题意选择正弦定理或余弦定理求解.(4)将三角形问题还原为实际问题,注意实际问题中的有关单位问题、近似计算的要求等.两种情形解三角形应用题常有以下两种情形(1)实际问题经抽象概括后,已知量与未知量全部集中在一个三角形中,可用正弦定理或余弦定理求解.(2)实际问题经抽象概括后,已知量与未知量涉及到两个或两个以上的三角形,这时需作出这些三角形,先解够条件的三角形,然后逐步求解其他三角形,有时需设出未知量,从几个三角形中列出方程(组),解方程(组)得出所要求的解.双基自测数学1618 为您分享 此文档,更多高质量素材尽在数学16181.(人教A 版教材习题改编)如图,设A ,B 两点在河的两岸,一测量者在A 所在的同侧河岸边选定一点C ,测出AC 的距离为50 m ,∠ACB =45°,∠CAB =105°后,就可以计算出A ,B 两点的距离为( ).A .50 2 mB .50 3 mC .25 2 m D.2522m 解析 由正弦定理得AB sin ∠ACB =AC sin B,又∵B =30° ∴AB =AC ·sin ∠ACB sin B =50×2212=502(m). 答案 A2.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 根据仰角与俯角的定义易知α=β.答案 B3.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 如图.答案 B4.一船向正北航行,看见正西方向相距10海里的两个灯塔恰好与它在一条直线上,继续航行半小时后,看见一灯塔在船的南偏西60°,另一灯塔在船的南偏西75°,则这艘船的速度是每小时( ).A .5海里B .53海里C .10海里D .103海里 解析 如图所示,依题意有∠BAC =60°,∠BAD =75°,所以∠CAD =∠CDA =15°,从而CD =CA =10(海里),在Rt △ABC 中,得AB =5(海里),于是这艘船的速度是50.5=10(海里/时). 答案 C5.海上有A ,B ,C 三个小岛,测得A ,B 两岛相距10海里,∠BAC =60°,∠ABC =75°,则B ,C 间的距离是________海里.解析 由正弦定理,知BC sin 60°=AB sin?180°-60°-75°?.解得BC =56(海里). 答案 5 6考向一 测量距离问题【例1】?如图所示,为了测量河对岸A ,B 两点间的距离,在这岸定一基线CD ,现已测出CD =a 和∠ACD =60°,∠BCD =30°,∠BDC =105°,∠ADC =60°,试求AB 的长.[审题视点] 在△BCD 中,求出BC ,在△ABC 中,求出AB .解 在△ACD 中,已知CD =a ,∠ACD =60°,∠ADC =60°,所以AC =a .∵∠BCD =30°,∠BDC =105°∴∠CBD =45°在△BCD 中,由正弦定理可得BC =a sin 105°sin 45°=3+12a . 在△ABC 中,已经求得AC 和BC ,又因为∠ACB =30°,所以利用余弦定理可以求得A ,B 两点之间的距离为AB =AC 2+BC 2-2AC ·BC ·cos 30°=22a . (1)利用示意图把已知量和待求量尽量集中在有关的三角形中,建立一个解三角形的模型.(2)利用正、余弦定理解出所需要的边和角,求得该数学模型的解.【训练1】 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.试探究图中B 、D 间距离与另外哪两点间距离相等,然后求B ,D 的距离.解 在△ACD 中,∠DAC =30°,∠ADC =60°-∠DAC =30°,所以CD =AC =0.1 km.又∠BCD =180°-60°-60°=60°,故CB 是△CAD 底边AD 的中垂线,所以BD =BA .又∵∠ABC =15°在△ABC 中,AB sin ∠BCA =AC sin ∠ABC,所以AB =AC sin 60°sin 15°=32+620(km), 同理,BD =32+620(km). 故B 、D 的距离为32+620km. 考向二 测量高度问题【例2】?如图,山脚下有一小塔AB ,在塔底B 测得山顶C 的仰角为60°,在山顶C 测得塔顶A 的俯角为45°,已知塔高AB =20 m ,求山高CD .[审题视点] 过点C 作CE ∥DB ,延长BA 交CE 于点E ,在△AEC 中建立关系.解如图,设CD =x m ,则AE =x -20 m ,tan 60°=CD BD, ∴BD =CD tan 60°=x 3=33x (m). 在△AEC 中,x -20=33x , 解得x =10(3+3) m .故山高CD 为10(3+3) m.(1)测量高度时,要准确理解仰、俯角的概念;(2)分清已知和待求,分析(画出)示意图,明确在哪个三角形内应用正、余弦定理.【训练2】 如图所示,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个测点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 =CD sin ∠CBD,所以BC =CD sin ∠BDC sin ∠CBD =s ·sin βsin?α+β?在Rt △ABC 中,AB =BC tan ∠ACB =s tan θsin βsin?α+β?. 考向三 正、余弦定理在平面几何中的综合应用【例3】?如图所示,在梯形ABCD 中,AD ∥BC ,AB =5,AC =9,∠BCA =30°,∠ADB =45°,求BD 的长.[审题视点] 由于AB =5,∠ADB =45°,因此要求BD ,可在△ABD 中,由正弦定理求解,关键是确定∠BAD 的正弦值.在△ABC 中,AB =5,AC =9,∠ACB=30°,因此可用正弦定理求出sin ∠ABC ,再依据∠ABC 与∠BAD 互补确定sin ∠BAD 即可. 解 在△ABC 中,AB =5,AC =9,∠BCA =30°.由正弦定理,得AB sin ∠ACB =AC sin ∠ABC, sin ∠ABC =AC ·sin ∠BCA AB =9sin 30°5=910. ∵AD ∥BC ,∴∠BAD =180°-∠ABC ,于是sin ∠BAD =sin ∠ABC =910. 同理,在△ABD 中,AB =5,sin ∠BAD =910, ∠ADB =45°,由正弦定理:AB sin ∠BDA =BD sin ∠BAD, 解得BD =922.故BD 的长为922. 要利用正、余弦定理解决问题,需将多边形分割成若干个三角形,在分割时,要注意有利于应用正、余弦定理.【训练3】 如图,在△ABC 中,已知∠B =45°,D 是BC 边上的一点,AD =10,AC =14,DC =6,求AB 的长.解 在△ADC 中,AD =10,AC =14,DC =6,由余弦定理得cos ∠ADC =AD 2+DC 2-AC 22AD ·DC=100+36-1962×10×6=-12,∴∠ADC =120°,∴∠ADB =60°. 在△ABD 中,AD =10,∠B =45°,∠ADB =60°,由正弦定理得AB sin ∠ADB =AD sin B, ∴AB =AD ·sin ∠ADB sin B =10sin 60°sin 45°=10×3222=5 6.规范解答9——如何运用解三角形知识解决实际问【问题研究】 ?1?解三角形实际应用问题的一般步骤是:审题——建模?准确地画出图形?——求解——检验作答.,?2?三角形应用题常见的类型:,①实际问题经抽象概括后,已知量与未知量全部集中在一个三角形中,可用正弦定理或余弦定理解之;,②实际问题经抽象概括后,已知量与未知量涉及两个三角形,这时需按顺序逐步在两个三角形中求出问题的解;,③实际问题经抽象概括后,涉及的三角形只有一个,但由题目已知条件解此三角形需连续使用正弦定理或余弦定理.,【解决方案】 航海、测量问题利用的就是目标在不同时刻的位置数据,这些数据反映在坐标系中就构成了一些三角形,根据这些三角形就可以确定目标在一定的时间内的运动距离,因此解题的关键就是通过这些三角形中的已知数据把测量目标归入到一个可解三角形中.【示例】?(本题满分12分)如图,甲船以每小时302海里的速度向正北方航行,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.问:乙船每小时航行多少海里?(1)分清已知条件和未知条件(待求).(2)将问题集中到一个三角形中.(3)利用正、余弦定理求解.[解答示范] 如图,连接A 1B 2由已知A 2B 2=102,A 1A 2=302×2060=102,∴A 1A 2=A 2B 2. 又∠A 1A 2B 2=180°-120°=60°,∴△A 1A 2B 2是等边三角形,∴A 1B 2=A 1A 2=10 2.由已知,A 1B 1=20,∠B 1A 1B 2=105°-60°=45°,(8分)在△A 1B 2B 1中,由余弦定理得B 1B 22=A 1B 21+A 1B 22-2A 1B 1·A 1B 2·cos 45°=202+(102)2-2×20×102×22=200, ∴B 1B 2=10 2. 因此,乙船的速度为10220×60=302(海里/时).(12分) 利用解三角形知识解决实际问题要注意根据条件画出示意图,结合示意图构造三角形,然后转化为解三角形的问题进行求解.【试一试】 如图所示,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的方向即沿直线CB 前往B 处救援,求cos θ.[尝试解答] 如图所示,在△ABC 中,AB =40,AC =20,∠BAC =120°,由余弦定理,得BC 2=AB 2+AC 2-2AB ·AC ·cos 120°=2 800,所以BC =207.由正弦定理,得sin ∠ACB =AB BC ·sin ∠BAC =217. 由∠BAC =120°,知∠ACB 为锐角,故cos ∠ACB =277. 故cos θ=cos(∠ACB +30°)=cos∠ACB cos 30°-sin∠ACB sin 30°=277×32-217×12=2114.。

正弦定理、余弦定理及其应用-高考数学【解析版】

正弦定理、余弦定理及其应用-高考数学【解析版】

专题24 正弦定理、余弦定理及其应用近几年高考对解三角形问题考查,大多放在解答题的第一题,主要利用三角形的内角和定理,正、余弦定理、三角形面积公式等知识解题,解题时要灵活利用三角形的边角关系进行“边转角”“角转边”,另外要注意22,,a c ac a c ++三者的关系. 高考中经常将三角变换与解三角形知识综合起来命题,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;如果遇到的式子中含有角的正弦或边的一次式时,则考虑用正弦定理实现边角互化;以上特征都不明显时,则要考虑两个定理都有可能用到.而三角变换中主要是“变角、变函数名和变运算形式”,其中的核心是“变角”,即注意角之间的结构差异,弥补这种结构差异的依据就是三角公式.与平面几何相结合的问题,要注重几何图形的特点的利用.由于新教材将正弦定理、余弦定理列入平面向量的应用,与平面向量相结合的命题将会出现.另外,“结构不良问题”作为实验,给予考生充分的选择空间,充分考查学生对数学本质的理解,引导中学数学在数学概念与数学方法的教学中,重视培养数学核心素养,克服“机械刷题”现象.同时,也增大了解题的难度.【重点知识回眸】(一)正弦、余弦定理1.在△ABC 中,若角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,R 为△ABC 的外接圆半径,则 定理正弦定理余弦定理内容2sin sin sin a b cR A B C=== a 2=b 2+c 2-2bc cos A ;b 2=c 2+a 2-2ca cos B ; c 2=a 2+b 2-2ab cos C 变形(1)a =2R sin A ,b =2R sin B , c =2R sin C ;(2)a ∶b ∶c =sin A ∶sin B ∶sin C ; (3)a +b +c sin A +sin B +sin C =asin A=2R cos A =b 2+c 2-a 22bc ;cos B =c 2+a 2-b 22ac ;cos C =a 2+b 2-c 22ab2. 正弦定理的主要作用是方程和分式中的边角互化.其原则为关于边、或是角的正弦值是否具备齐次的特征.如果齐次则可直接进行边化角或是角化边,否则不可行(1)222222sin sin sin sin sin A B A B C a b ab c +-=⇔+-= (2)cos cos sin cos sin cos sin b C c B a B C C B A +=⇒+=(恒等式) (3)22sin sin sin bc B C a A=3.余弦定理的变式应用:公式通过边的大小(角两边与对边)可以判断出A 是钝角还是锐角 当222b c a +>时,cos 0A >,即A 为锐角;当222b c a +=(勾股定理)时,cos 0A =,即A 为直角; 当222b c a +<时,cos 0A <,即A 为钝角 (二)三角形常用面积公式 (1)S =12a ·h a (h a 表示边a 上的高);(2)S =12ab sin C =12ac sin B =12bc sin A ;(3)S =12r (a +b +c )(r 为内切圆半径).(三)常用结论 1.三角形内角和定理在△ABC 中,A +B +C =π;变形:A +B 2=π2-C2.2.三角形中的三角函数关系(1)sin(A +B )=sin C ;(2)cos(A +B )=-cos C ; (3)sinA +B 2=cosC 2;(4)cos A +B 2=sin C2. 3.三角形中的射影定理在△ABC 中,a =b cos C +c cos B ;b =a cos C +c cos A ;c =b cos A +a cos B . 4.三角形中的大角对大边在△ABC 中,A >B ⇔a >b ⇔sin A >sin B . 5.海伦公式:()()()()1,2S p p a p b p c p a b c =---=++ 6.向量方法:()()2212S a ba b=⋅-⋅ (其中,a b 为边,a b 所构成的向量,方向任意)证明:()2222222111sin sin 1cos 244S ab C S a b C a b C =⇒==- ()()221cos 2S ab ab C ∴=-cos a b ab C ⋅=∴ ()()2212S a b a b =⋅-⋅坐标表示:()()1122,,,a x y b x y =,则122112S x y x y =- 7.三角形内角和A B C π++=(两角可表示另一角).()sin()sin sin A B C C π+=-= ()cos()cos cos A B C C π+=-=-8.三角形的中线定理与角平分线定理(1)三角形中线定理:如图,设AD 为ABC 的一条中线,则()22222AB AC AD BD +=+ (知三求一)证明:在ABD 中2222cos AB AD BD AD BD ADB =+-⋅ ① 2222cos AC AD DC AD DC ADC =+-⋅ ②D 为BC 中点 BD CD ∴=ADB ADC π∠+∠= cos cos ADB ADC ∴=-∴ ①+②可得:()22222AB AC AD BD +=+(2)角平分线定理:如图,设AD 为ABC 中BAC ∠的角平分线,则AB BDAC CD=证明:过D 作DE ∥AC 交AB 于EBD BEDC AE∴= EDA DAC ∠=∠ BBEAD 为BAC ∠的角平分线EAD DAC ∴∠=∠ EDA EAD ∴∠=∠EAD ∴为等腰三角形 EA ED ∴= BD BE BEDC AE ED ∴==而由BED BAC 可得:BE ABED AC=AB BDAC CD ∴=(四)测量中的几个常用术语术语名称术语意义图形表示仰角与俯角在目标视线与水平视线(两者在同一铅垂平面内)所成的角中,目标视线在水平视线上方的叫做仰角,目标视线在水平视线下方的叫做俯角方位角从某点的指北方向线起按顺时针方向到目标方向线之间的夹角叫做方位角,方位角θ的范围是[0°,360°)方向角正北或正南方向线与目标方向线所成的锐角,通常表达为北(南)偏东(西)α例:(1)北偏东α:(2)南偏西α:坡角与坡度坡面与水平面所成锐二面角叫坡角(θ为坡角);坡面的垂直高度与水平宽度之比叫坡度(坡比),即i =hl=tan θ135°的始边是指北方向线,始边顺时针方向旋转135°得到终边;方向角南偏西30°的始边是指南方向线,向西旋转30°得到终边.【典型考题解析】热点一 利用正、余弦定理解三角形【典例1】(2021·全国·高考真题(文))在ABC 中,已知120B =︒,19AC 2AB =,则BC =( ) A .1 B 2C 5D .3【答案】D 【解析】 【分析】利用余弦定理得到关于BC 长度的方程,解方程即可求得边长. 【详解】设,,AB c AC b BC a ===,结合余弦定理:2222cos b a c ac B =+-可得:21942cos120a a c =+-⨯⨯⨯, 即:22150a a +-=,解得:3a =(5a =-舍去), 故3BC =. 故选:D.【典例2】(2020·山东·高考真题)在ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c ,若222sin a b c ab C +=+,且sin cos +a B C 2sin cos c B A =,则tan A 等于( ) A .3 B .13- C .3或13-D .-3或13【答案】A 【解析】 【分析】利用余弦定理求出tan 2C =,并进一步判断4C π>,由正弦定理可得22sin()sin A C B +=⇒=,最后利用两角和的正切公式,即可得到答案; 【详解】222sin cos tan 222a b c CC C ab +-==⇒=,4C π∴>,2sin sin sin a b cR A B C===, 2sin sin cos sin sin cos A B C C B A B ∴⋅⋅+⋅⋅=, 22sin()sin A C B ∴+=⇒=4B π∴=, tan 1B ∴=,∴tan tan tan tan()31tan tan B CA B C B C+=-+=-=-⋅,故选:A.【典例3】(2022·全国·高考真题(文))记ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ﹐已知()()sin sin sin sin C A B B C A -=-. (1)若2A B =,求C ;(2)证明:2222a b c =+ 【答案】(1)5π8; (2)证明见解析. 【解析】 【分析】(1)根据题意可得,()sin sin C C A =-,再结合三角形内角和定理即可解出;(2)由题意利用两角差的正弦公式展开得()()sin sin cos cos sin sin sin cos cos sin C A B A B B C A C A -=-,再根据正弦定理,余弦定理化简即可证出. (1)由2A B =,()()sin sin sin sin C A B B C A -=-可得,()sin sin sin sin C B B C A =-,而π02B <<,所以()sin 0,1B ∈,即有()sin sin 0C C A =->,而0π,0πC C A <<<-<,显然C C A ≠-,所以,πC C A +-=,而2A B =,πA B C ++=,所以5π8C =. (2)由()()sin sin sin sin C A B B C A -=-可得,()()sin sin cos cos sin sin sin cos cos sin C A B A B B C A C A -=-,再由正弦定理可得,cos cos cos cos ac B bc A bc A ab C -=-,然后根据余弦定理可知,()()()()22222222222211112222a c b b c a b c a a b c +--+-=+--+-,化简得: 2222a b c =+,故原等式成立.【总结提升】1.解三角形的常用方法:(1)直接法:观察题目中所给的三角形要素,使用正余弦定理求解(2)间接法:可以根据所求变量的个数,利用正余弦定理,面积公式等建立方程,再进行求解 2.解三角形的常见题型及求解方法(1)已知两角A ,B 与一边a ,由A +B +C =π及a sin A =b sin B =c sin C ,可先求出角C 及b ,再求出c .(2)已知两边b ,c 及其夹角A ,由a 2=b 2+c 2-2bc cos A ,先求出a ,再求出角B ,C . (3)已知三边a ,b ,c ,由余弦定理可求出角A ,B ,C .(4)已知两边a ,b 及其中一边的对角A ,由正弦定理a sin A =bsin B 可求出另一边b 的对角B ,由C =π-(A +B ),可求出角C ,再由a sin A =c sin C 可求出c ,而通过a sin A =bsin B 求角B 时,可能有一解或两解或无解的情况.热点二 三角形面积问题【典例4】(2022·浙江·高考真题)在ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知345,cos 5a c C ==. (1)求sin A 的值;(2)若11b =,求ABC 的面积. 【答案】5(2)22. 【解析】 【分析】(1)先由平方关系求出sin C ,再根据正弦定理即可解出;(2)根据余弦定理的推论222cos 2a b c C ab+-=以及45a c =可解出a ,即可由三角形面积公式in 12s S ab C =求出面积. (1)由于3cos 5C =, 0πC <<,则4sin 5C =.因为45a c =, 由正弦定理知4sin 5A C ,则55sin A C ==(2)因为45a c =,由余弦定理,得2222221612111355cos 22225a a a abc C ab a a +--+-====, 即26550a a +-=,解得5a =,而4sin 5C =,11b =, 所以ABC 的面积114sin 51122225S ab C ==⨯⨯⨯=. 【典例5】(2022·全国·高考真题)记ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,分别以a ,b ,c 为边长的三个正三角形的面积依次为123,,S S S ,已知123313S S S B -+==. (1)求ABC 的面积; (2)若2sin sin A C =,求b .【答案】2 (2)12 【解析】 【分析】(1)先表示出123,,S S S ,再由1233S S S -+=2222a c b +-=,结合余弦定理及平方关系求得ac ,再由面积公式求解即可;(2)由正弦定理得22sin sin sin b acB AC =,即可求解.(1)由题意得222212313333,,2S a S S =⋅===,则2221233333S S S -+==即2222a c b +-=,由余弦定理得222cos 2a c b B ac+-=,整理得cos 1ac B =,则cos 0B >,又1sin 3B =,则2122cos 13B ⎛⎫=- ⎪⎝⎭132cos ac B ==12sin 2ABCS ac B ==(2)由正弦定理得:sin sin sin b a c B A C ==,则223294sin sin sin sin sin 42b a c ac B A C A C =⋅===,则3sin 2b B =,31sin 22b B ==. 【规律方法】 1.求三角形面积的方法(1)若三角形中已知一个角(角的大小或该角的正、余弦值),结合题意求解这个角的两边或该角的两边之积,代入公式求面积.(2)若已知三角形的三边,可先求其一个角的余弦值,再求其正弦值,代入公式求面积.总之,结合图形恰当选择面积公式是解题的关键. 2.已知三角形面积求边、角的方法(1)若求角,就寻求夹这个角的两边的关系,利用面积公式列方程求解. (2)若求边,就寻求与该边(或两边)有关联的角,利用面积公式列方程求解. 热点三 三角形的周长问题【典例6】(2022·北京·高考真题)在ABC 中,sin 23C C =. (1)求C ∠;(2)若6b =,且ABC 的面积为3ABC 的周长. 【答案】(1)6π(2)663 【解析】 【分析】(1)利用二倍角的正弦公式化简可得cos C 的值,结合角C 的取值范围可求得角C 的值; (2)利用三角形的面积公式可求得a 的值,由余弦定理可求得c 的值,即可求得ABC 的周长. (1)解:因为()0,C π∈,则sin 0C >32sin cos C C C =, 可得3cos C =,因此,6C π=.(2)解:由三角形的面积公式可得13sin 6322ABCSab C a ===3a = 由余弦定理可得22232cos 4836243612c a b ab C =+-=+-⨯=,23c ∴= 所以,ABC 的周长为36a b c ++=.【典例7】(2022·全国·高考真题(理))记ABC 的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,已知sin sin()sin sin()C A B B C A -=-.(1)证明:2222a b c =+; (2)若255,cos 31a A ==,求ABC 的周长. 【答案】(1)见解析 (2)14 【解析】 【分析】(1)利用两角差的正弦公式化简,再根据正弦定理和余弦定理化角为边,从而即可得证; (2)根据(1)的结论结合余弦定理求出bc ,从而可求得b c +,即可得解. (1)证明:因为()()sin sin sin sin C A B B C A -=-,所以sin sin cos sin sin cos sin sin cos sin sin cos C A B C B A B C A B A C -=-,所以2222222222222a c b b c a a b c ac bc ab ac bc ab +-+-+-⋅-⋅=-⋅, 即()22222222222a cb a bc b c a +-+--+-=-, 所以2222a b c =+; (2)解:因为255,cos 31a A ==, 由(1)得2250b c +=,由余弦定理可得2222cos a b c bc A =+-, 则50502531bc -=, 所以312bc =, 故()2222503181b c b c bc +=++=+=, 所以9b c +=,所以ABC 的周长为14a b c ++=. 【规律方法】求边,就寻求与该边(或两边)有关联的角,利用已知条件列方程求解.【典例7】反映的“整体代换”思想,具有一定的技巧性. 热点四 判断三角形的形状【典例8】(2020·海南·高考真题)在①3ac ①sin 3c A =,①3=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 【解析】 【分析】方法一:由题意结合所给的条件,利用正弦定理角化边,得到a ,b 的比例关系,根据比例关系,设出长度长度,由余弦定理得到c 的长度,根据选择的条件进行分析判断和求解. 【详解】[方法一]【最优解】:余弦定理 由sin 3sin AB 可得:3ab=()3,0a m b m m ==>, 则:22222232cos 323c a b ab C m m m m m =+-=+-⨯=,即c m =. 若选择条件①:据此可得:2333ac m m m =⨯==1m ∴=,此时1c m ==. 若选择条件②:据此可得:222222231cos 222b c a m m m A bc m +-+-===-, 则:213sin 12A ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭3sin 3c A m ==,则:23c m ==若选择条件③: 可得1c mb m==,c b =,与条件3=c b 矛盾,则问题中的三角形不存在. [方法二]:正弦定理 由,6C A B C ππ=++=,得56A B π=-. 由sin 3sin A B ,得5sin 36B B π⎛⎫-= ⎪⎝⎭,即13cos 32B B B =, 得3tan B =.由于0B π<<,得6B π=.所以2,3b c A π==.若选择条件①:由sin sin a c A C=,得2sin sin 36a cππ=,得3a c =. 解得1,3c b a ===.所以,选条件①时问题中的三角形存在,此时1c =. 若选择条件②: 由sin 3c A =,得2sin33c π=,解得3c =23b c == 由sin sin a c A C=,得2sin sin 36a cππ=,得36a c ==. 所以,选条件②时问题中的三角形存在,此时23c =.若选择条件③:由于3c b 与b c =矛盾,所以,问题中的三角形不存在. 【整体点评】方法一:根据正弦定理以及余弦定理可得,,a b c 的关系,再根据选择的条件即可解出,是本题的通性通法,也是最优解;方法二:利用内角和定理以及两角差的正弦公式,消去角A ,可求出角B ,从而可得2,,36b c A B C ππ====,再根据选择条件即可解出.【典例9】(2020·全国·高考真题(文))△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知25cos ()cos 24A A π++=.(1)求A ; (2)若3b c -=,证明:△ABC 是直角三角形. 【答案】(1)3A π=;(2)证明见解析【解析】 【分析】(1)根据诱导公式和同角三角函数平方关系,25cos cos 24A A π⎛⎫++= ⎪⎝⎭可化为251cos cos 4A A -+=,即可解出;(2)根据余弦定理可得222b c a bc +-=,将3b c -=代入可找到,,a b c 关系, 再根据勾股定理或正弦定理即可证出. 【详解】(1)因为25cos cos 24A A π⎛⎫++= ⎪⎝⎭,所以25sin cos 4A A +=,即251cos cos 4A A -+=, 解得1cos 2A =,又0A π<<, 所以3A π=;(2)因为3A π=,所以2221cos 22b c a A bc +-==, 即222b c a bc +-=①, 又3b c -=②, 将②代入①得,()2223b c b c bc +--=,即222250b c bc +-=,而b c >,解得2b c =, 所以3a c =, 故222b a c =+, 即ABC 是直角三角形. 【总结提升】1.判定三角形形状的两种常用途径2.判定三角形的形状的注意点在判断三角形的形状时一定要注意解是否唯一,并注重挖掘隐含条件.另外,在变形过程中要注意角A ,B ,C 的范围对三角函数值的影响,在等式变形中,一般两边不要约去公因式,应移项提取公因式,以免漏解. 3.确定三角形要素的条件: (1)唯一确定的三角形:① 已知三边(SSS ):可利用余弦定理求出剩余的三个角② 已知两边及夹角(SAS ):可利用余弦定理求出第三边,进而用余弦定理(或正弦定理)求出剩余两角 ③ 两角及一边(AAS 或ASA ):利用两角先求出另一个角,然后利用正弦定理确定其它两条边 (2)不唯一确定的三角形① 已知三个角(AAA ):由相似三角形可知,三个角对应相等的三角形有无数多个.由正弦定理可得:已知三个角只能求出三边的比例:::sin :sin :sin a b c A B C =② 已知两边及一边的对角(SSA ):比如已知,,a b A ,所确定的三角形有可能唯一,也有可能是两个.其原因在于当使用正弦定理求B 时,sin sin sin sin a b b A B A B a =⇒=,而0,,22B πππ⎛⎫⎛⎫∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭时,一个sin B 可能对应两个角(1个锐角,1个钝角),所以三角形可能不唯一.(判定是否唯一可利用三角形大角对大边的特点)热点五 正弦定理、余弦定理实际应用【典例10】(2021·全国·高考真题(理))魏晋时刘徽撰写的《海岛算经》是有关测量的数学著作,其中第一题是测海岛的高.如图,点E ,H ,G 在水平线AC 上,DE 和FG 是两个垂直于水平面且等高的测量标杆的高度,称为“表高”,EG 称为“表距”,GC 和EH 都称为“表目距”,GC 与EH 的差称为“表目距的差”则海岛的高AB =( )A .⨯+表高表距表目距的差表高B .⨯-表高表距表目距的差表高C .⨯+表高表距表目距的差表距D .⨯表高表距-表目距的差表距【答案】A 【解析】 【分析】利用平面相似的有关知识以及合分比性质即可解出. 【详解】 如图所示:由平面相似可知,,DE EH FG CGAB AH AB AC==,而 DE FG =,所以 DE EH CG CG EH CG EHAB AH AC AC AH CH--====-,而 CH CE EH CG EH EG =-=-+, 即CG EH EG EG DE AB DE DE CG EH CG EH-+⨯=⨯=+--=+⨯表高表距表高表目距的差. 故选:A.【典例11】(2021·全国·高考真题(理))2020年12月8日,中国和尼泊尔联合公布珠穆朗玛峰最新高程为8848.86(单位:m ),三角高程测量法是珠峰高程测量方法之一.如图是三角高程测量法的一个示意图,现有A ,B ,C 三点,且A ,B ,C 在同一水平面上的投影,,A B C '''满足45ACB ∠'''=︒,60A BC ''∠'=︒.由C 点测得B 点的仰角为15︒,BB '与CC '的差为100;由B 点测得A 点的仰角为45︒,则A ,C 两点到水平面A B C '''的高度差AA CC ''-3 1.732≈)( )A .346B .373C .446D .473【答案】B 【解析】 【分析】通过做辅助线,将已知所求量转化到一个三角形中,借助正弦定理,求得''A B ,进而得到答案. 【详解】过C 作'CH BB ⊥,过B 作'BD AA ⊥,故()''''''100100AA CC AA BB BH AA BB AD -=--=-+=+, 由题,易知ADB △为等腰直角三角形,所以AD DB =. 所以''100''100AA CC DB A B -=+=+. 因为15BCH ∠=︒,所以100''tan15CH C B ==︒在'''A B C 中,由正弦定理得:''''100100sin 45sin 75tan15cos15sin15A B C B ===︒︒︒︒︒,而62sin15sin(4530)sin 45cos30cos 45sin 30-︒=︒-︒=︒︒-︒︒=, 所以210042''100(31)27362A B ⨯==≈-,所以''''100373AA CC A B -=+≈. 故选:B .【典例12】(2022·上海·高考真题)如图,矩形ABCD 区域内,D 处有一棵古树,为保护古树,以D 为圆心,DA 为半径划定圆D 作为保护区域,已知30AB =m ,15AD =m ,点E 为AB 上的动点,点F 为CD 上的动点,满足EF 与圆D 相切.(1)若∠ADE 20︒=,求EF 的长;(2)当点E 在AB 的什么位置时,梯形FEBC 的面积有最大值,最大面积为多少? (长度精确到0.1m ,面积精确到0.01m²) 【答案】(1)23.3m(2)当8.7AE =时,梯形FEBC 的面积有最大值,最大值为255.14 【解析】 【分析】(1)设EF 与圆D 相切于对点H ,连接DH ,则DH EF ⊥,15DH AD ==,在直角HED △和直角FHD △中分别求出,EH HF ,从而得出答案.(2)先求出梯形AEFD 的面积的最小值,从而得出梯形FEBC 的面积的最大值. (1)设EF 与圆D 相切于对点H ,连接DH ,则DH EF ⊥,15DH AD == 则AE EH =,所以直角ADE 与直角HED △全等 所以20ADE HDE ∠=∠=︒在直角HED △中,tan2015tan20EH DH =︒=︒90250HDF ADE ∠=︒-∠=︒在直角FHD △中,tan5015tan50HF AD =︒=︒()sin 20sin5015tan 20tan5015cos20cos50EF EH HF ︒︒⎛⎫=+=︒+︒=+ ⎪︒︒⎝⎭()sin 2050sin 20cos50cos20sin501515cos20cos50cos20cos50︒+︒︒︒︒+︒︒=⨯=⨯︒︒︒︒sin 70151523.3cos 20cos50cos50︒=⨯=≈︒︒︒(2)设ADE θ∠=,902HDF θ∠=︒-,则15tan AE θ=,()15tan 902FH θ=︒- ()115151515tan 15tan 90215tan 222tan 2EFDS EF DH θθθθ⎛⎫=⨯⨯=⎡+︒-⎤=+ ⎪⎣⎦⎝⎭ 11515tan 22ADESAD AE θ=⨯⨯=⨯ 所以梯形AEFD 的面积为215152251tan 30tan 2tan 2tan 222tan ADEDEFS S Sθθθθθ⎛⎫-⎛⎫=+=+=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2251225122533tan 23tan 4tan 4tan 2θθθθ⎛⎫=+≥⨯⨯= ⎪⎝⎭ 当且当13tan tan θθ=,即3tan θ=时取得等号,此时315tan 15538.7AE θ===≈ 即当3tan θ=时,梯形AEFD 2253则此时梯形FEBC 的面积有最大值22531530255.14⨯≈ 所以当8.7AE =时,梯形FEBC 的面积有最大值,最大值为255.14 热点五 平面几何中的解三角形问题【典例13】(2021·浙江·高考真题)在ABC 中,60,2B AB ∠=︒=,M 是BC 的中点,23AM =AC =___________,cos MAC ∠=___________. 【答案】 13239【解析】 【分析】由题意结合余弦定理可得=8BC ,进而可得AC ,再由余弦定理可得cos MAC ∠. 【详解】由题意作出图形,如图,在ABM 中,由余弦定理得2222cos AM AB BM BM BA B =+-⋅⋅,即21124222BM BM =+-⨯⨯,解得=4BM (负值舍去),所以=2=2=8BC BM CM ,在ABC 中,由余弦定理得22212cos 464228522AC AB BC AB BC B =+-⋅⋅=+-⨯⨯⨯=, 所以13AC =在AMC 中,由余弦定理得222239cos 2223213AC AM MC MAC AM AC +-∠=⋅⨯⨯. 故答案为:213239【典例14】(2020·江苏·高考真题)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 ∠=.【解析】 【分析】(1)方法一:利用余弦定理求得b ,利用正弦定理求得sin C .(2)方法一:根据cos ADC ∠的值,求得sin ADC ∠的值,由(1)求得cos C 的值,从而求得sin ,cos DAC DAC ∠∠的值,进而求得tan DAC ∠的值. 【详解】(1)[方法一]:正余弦定理综合法由余弦定理得22222cos 922325b a c ac B =+-=+-⨯=,所以5b = 由正弦定理得sin 5sin sin sin c b c B C C B b =⇒==. [方法二]【最优解】:几何法过点A 作AE BC ⊥,垂足为E .在Rt ABE △中,由2,45c B,可得1AE BE ==,又3a =,所以2EC =.在Rt ACE 中,225AC AE EC =+5sin 5C ==(2)[方法一]:两角和的正弦公式法由于4cos 5ADC ∠=-,,2ADC ππ⎛⎫∠∈ ⎪⎝⎭,所以23sin 1cos 5ADC ADC ∠=-∠=.由于,2ADC ππ⎛⎫∠∈ ⎪⎝⎭,所以0,2C π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,所以225cos 1sin C C =- 所以()sin sin DAC DAC π∠=-∠()sin ADC C =∠+∠sin cos cos sin ADC C ADC C =∠⋅+∠⋅325452555⎛⎫=-= ⎪⎝⎭. 由于0,2DAC π⎛⎫∠∈ ⎪⎝⎭,所以2115cos 1sin DAC DAC ∠=-∠=所以sin 2tan cos 11DAC DAC DAC ∠∠==∠. [方法二]【最优解】:几何法+两角差的正切公式法在(1)的方法二的图中,由4cos 5ADC ∠=-,可得4cos cos()cos 5ADE ADC ADC π∠=-∠=-∠=,从而4sin 4sin cos ,tan 5cos 3DAE DAE ADE DAE DAE ∠∠=∠=∠==∠.又由(1)可得tan 2EC EAC AE ∠==,所以tan tan 2tan tan()1tan tan 11EAC EAD DAC EAC EAD EAC EAD ∠-∠∠=∠-∠==+∠⋅∠.[方法三]:几何法+正弦定理法在(1)的方法二中可得1,2,5AE CE AC === 在Rt ADE △中,45,cos sin 3AE AD ED AD ADE ADE ===∠=∠,所以23CD CE DE =-=. 在ACD △中,由正弦定理可得25sin sin CD DAC C AD ∠=⋅=, 由此可得2tan 11DAC ∠=. [方法四]:构造直角三角形法如图,作AE BC ⊥,垂足为E ,作DG AC ⊥,垂足为点G .在(1)的方法二中可得1,2,5AE CE AC ===由4cos 5ADC ∠=-,可得243cos ,sin 1cos 55ADE ADE ADE ∠=∠=-∠.在Rt ADE △中,22542,,sin 333AE AD DE AD AE CD CE DE ADE ==-==-=∠.由(1)知5sin C =Rt CDG △中,222545sin DG CD C CG CD DG =⋅==-=,从而115AG AC CG =-=在Rt ADG 中,2tan 11DG DAG AG ∠==. 所以211DAC ∠=. 【整体点评】(1)方法一:使用余弦定理求得5b =sin C ;方法二:抓住45°角的特点,作出辅助线,利用几何方法简单计算即得答案,运算尤其简洁,为最优解;(2)方法一:使用两角和的正弦公式求得DAC ∠的正弦值,进而求解;方法二:适当作出辅助线,利用两角差的正切公式求解,运算更为简洁,为最优解;方法三:在几何法的基础上,使用正弦定理求得DAC ∠的正弦值,进而得解;方法四:更多的使用几何的思维方式,直接作出含有DAC ∠的直角三角形,进而求解,也是很优美的方法. 【典例15】(2021·北京·高考真题)在ABC 中,2cos c b B =,23C π=.(1)求B ;(2)再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使ABC 存在且唯一确定,求BC 边上中线的长. 条件①:2c b =;条件②:ABC 的周长为423+ 条件③:ABC 33【答案】(1)6π;(2)答案不唯一,具体见解析. 【解析】 【分析】(1)由正弦定理化边为角即可求解; (2)若选择①:由正弦定理求解可得不存在;若选择②:由正弦定理结合周长可求得外接圆半径,即可得出各边,再由余弦定理可求; 若选择③:由面积公式可求各边长,再由余弦定理可求. 【详解】(1)2cos c b B =,则由正弦定理可得sin 2sin cos C B B =, 23sin 2sin 3B π∴==23C π=,0,3B π⎛⎫∴∈ ⎪⎝⎭,220,3B π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,23B π∴=,解得6B π=;(2)若选择①:由正弦定理结合(1)可得3sin 231sin 2c Cb B=== 与2c b =矛盾,故这样的ABC 不存在; 若选择②:由(1)可得6A π=,设ABC 的外接圆半径为R , 则由正弦定理可得2sin 6a b R R π===,22sin33c R R π=, 则周长23423a b c R R ++==+ 解得2R =,则2,23a c ==由余弦定理可得BC 边上的中线的长度为:()222312231cos76π+-⨯⨯⨯若选择③:由(1)可得6A π=,即a b =,则211333sin 22ABCSab C a ===,解得3a = 则由余弦定理可得BC 边上的中线的长度为:22233212cos 3322342a a b b π⎛⎫+-⨯⨯⨯++⨯= ⎪⎝⎭【总结提升】与平面图形有关的解三角形问题的关键及思路求解平面图形中的计算问题,关键是梳理条件和所求问题的类型,然后将数据化归到三角形中,利用正弦定理或余弦定理建立已知和所求的关系. 具体解题思路如下:(1)把所提供的平面图形拆分成若干个三角形,然后在各个三角形内利用正弦、余弦定理求解; (2)寻找各个三角形之间的联系,交叉使用公共条件,求出结果.【精选精练】一、单选题1.(2022·贵州贵阳·高三开学考试(文))“云楼”是白云区泉湖公园的标志性建筑,也是来到这里必打卡的项目之一,它端坐于公园的礼仪之轴,建筑外形主体木质结构,造型独特精巧,是泉湖公园的“阵眼”和“灵魂”,同时也是泉湖历史与发展变化的资料展示馆.小张同学为测量云楼的高度,如图,选取了与云楼底部D 在同一水平面上的A ,B 两点,在A 点和B 点测得C 点的仰角分别为45°和30°,测得257AB =150ADB ∠=︒,则云楼的高度CD 为( )A .20米B .25米C .7D .257【答案】B【分析】设CD x =,由锐角三角函数得到AD x =,3BD x =,再在ABD △中利用余弦定理求出x ,即可得解.【详解】解:依题意45CAD ︒∠=,30CBD ︒∠=, 设CD x =,在Rt ACD △、Rt BCD 中,tan 1CD CAD AD∠==,3tan 3CD CBD BD ∠==,所以AD x =,3BD x =,在ABD △中由余弦定理2222cos AB AD BD AD BD ADB =+-⋅∠, 即()()22232573232x x x x ⎛⎫=+-⋅⋅- ⎪ ⎪⎝⎭,解得25x =或25x =-(舍去), 所以云楼的高度CD 为25米; 故选:B2.(2022·河南·郑州四中高三阶段练习(文))在ABC 中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,已知三个向量,cos 2A m a ⎛⎫= ⎪⎝⎭,,cos ,,cos 22B C n b p c ⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭共线,则ABC 的形状为( )A .等边三角形B .钝角三角形C .有一个角是6π的直角三角形 D .等腰直角三角形【答案】A【分析】由向量共线的坐标运算可得cos cos 22B Aa b =,利用正弦定理化边为角,再展开二倍角公式整理可得sinsin 22A B=,结合角的范围求得A B =,同理可得B C =,则答案可求. 【详解】向量(,cos )2A m a =,(,cos )2B n b =共线,cos cos 22B A a b ∴=,由正弦定理得:sin cos sin cos 22B A A B =, 2sincos cos 2sin cos cos 222222A A B B B A ∴=,则sin sin 22A B=, 022A π<<,022B π<<,∴22A B =,即A B =.同理可得B C =.ABC ∴形状为等边三角形.故选:A .3.(2022·安徽蚌埠·一模)圭表是我国古代通过观察记录正午时影子长度的长短变化来确定季节变化的一种天文仪器,它包括一根直立的标杆(称为“表”)和一把呈南北方向水平固定摆放的与标杆垂直的长尺(称为“圭”).当正午阳光照射在表上时,影子就会落在圭面上,圭面上影子长度最长的那一天定为冬至,影子长度最短的那一天定为夏至.如图是根据蚌埠市(北纬32.92)的地理位置设计的圭表的示意图,已知蚌埠市冬至正午太阳高度角(即ABC ∠)约为33.65,夏至正午太阳高度角(即ADC ∠)约为80.51.圭面上冬至线和夏至线之间的距离(即BD 的长)为7米,则表高(即AC 的长)约为( )(已知229tan33.65,tan80.5135≈≈)A .4.36米B .4.83米C .5.27米D .5.41米【答案】C【分析】由题意可求出35,229BC AC CD AC ==,再由BD 的长为7米,求出AC ,即可得出答案. 【详解】由图可知229tan33.65,tan80.5135AC AC BC CD =≈=≈, 所以35,229BC AC CD AC ==, 得3577587 5.272295811BD AC AC AC ⎛⎫=-==⇒=≈ ⎪⎝⎭. 故选:C. 二、多选题4.(2022·吉林·延边第一中学高一期中)下列命题错误的是( ) A .三角形中三边之比等于相应的三个内角之比 B .在ABC 中,若sin sin A B >,则A B >C .在ABC 的三边三角共6个量中,知道任意三个,均可求出剩余三个D .当2220b c a +->时,ABC 为锐角三角形;当2220b c a +-=时,ABC 为直角三角形;当2220b c a +-<时,ABC 为钝角三角形 【答案】ACD【分析】对于ACD ,举例判断,对于B ,利用正弦定理结果合三角形的性质判断.【详解】对于A ,等腰直角三角形的三边比为1:1:2,而三个内角的比为1:1:2,所以A 错误, 对于B ,在ABC 中,当sin sin A B >时,由正弦定理可得a b >,因为在三角形中大边对大角,所以A B >,所以B 正确,对于C ,在ABC 中,若三个角,,A B C 确定,则这样的三角形三边无法确定,这样的三角形有无数个,所以C 错误,对于D ,在ABC 中,2220b c a +->时,由余弦定理可知角A 为锐角,而角,B C 的大小无法判断,所以三角形的形状无法判断,所以D 错误, 故选:ACD5.(2021·黑龙江黑河·高二阶段练习)在ABC 中,已知2,3,AB AC AD ==是角A 的平分线,则AD 的长度可能为( ) A .2.1 B .2.2 C .2.3 D .2.4【答案】ABC【分析】过C 作//CE AB 交AD 延长线于E ,由题设可得3AC EC ==且ADB EDC ,进而有23AD ED =,令2AD x =并在ACE 中应用余弦定理求x 范围,即可得AD 范围. 【详解】过C 作//CE AB 交AD 延长线于E ,又AD 是角A 的平分线,得CAE BAE E ∠=∠=∠,故3AC EC ==, 而ADB EDC ,则23AD AB ED EC ==, 令2AD x =,则5AE x =,在ACE 中,22221825cos (1,1)218AC EC AE x ACE AC EC +--∠==∈-⋅, 可得605x <<,则122(0,)5AD x =∈,故A 、B 、C 满足要求.故选:ABC6.(2022·吉林·长春市第二实验中学高一期末)中国南宋时期杰出的数学家秦九韶在《数书九章》中提出了“三斜求积术”,即以小斜幂,并大斜幂,减中斜幂,余半之,自乘于上;以小斜幂乘大斜幂,减上,余四约之,为实;一为从隅,开平方得积.把以上文字写成公式,即222222142c a b S c a ⎡⎤⎛⎫+-=-⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦S 为三角形的面积,a 、b 、c 为三角形的三边).现有ABC 满足::2:7a b c =ABC 的面积63ABC S =△列结论正确的是( ) A .ABC 的最短边长是2 B .ABC 的三个内角满足2A B C +=C .ABC 221D .ABC 的中线CD 的长为32【答案】BC【分析】依题意设2a t =,3b t =,7c t =(0t >),利用面积公式求出t ,即可求出边长,从而判断A ,再由余弦定理求出C ,即可判断B ,利用正弦定理求出外接圆的半径,即可判断C ,最后由数量积的运算律求出中线CD ,即可判断D.【详解】解:由::2:3:7a b c =,设2a t =,3b t =,7c t =(0t >),因为63ABC S =△,所以2222221749637442t t t t t ⎡⎤⎛⎫+-=+-⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,解得2t =,则4a =,6b =,27c =,故A 错误;因为2221636281cos 22462a b c C ab +-+-===⨯⨯,所以π3C =,π2ππ233A B C +=-==,故B 正确; 因为π3C =,所以3sin 2C =,由正弦定理得4212sin 3c R C ==,2213R =,故C 正确; ()12CD CA CB =+,所以()22111361624619442CD CA CB ⎛⎫=+=⨯++⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭,故19CD =,故D 错误.故选:BC . 三、填空题7.(2022·贵州·贵阳乐湾国际实验学校高三开学考试(理))在ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为,,a b c ,且42c =B =4π,若ABC 的面积S =2,则b =___________. 【答案】5【分析】先由面积公式计算1a =,再利用余弦定理计算5b =. 【详解】由三角形面积公式,1sin 22S ac B ==, 所以,1a =.由余弦定理,2222cos 25b a c ac B =+-=.所以,5b =. 故答案为:5.8.(2022·全国·高三专题练习)在△ABC 中,若cos cos A bB a=,则△ABC 的形状是________. 【答案】等腰三角形或直角三角形【分析】由已知及余弦定理可得22222()()0a b c a b ---=,即可判断△ABC 的形状.【详解】由余弦定理,222222cos 2cos 2b c a A bbc a c b B aac+-==+-,化简得22222()()0a b c a b ---=, ∴a b =或222c a b =+,∴△ABC 为等腰三角形或直角三角形. 故答案为:等腰三角形或直角三角形 四、解答题9.(2022·云南昆明·高三开学考试)已知ABC 的三个内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,3sin cos 0a B b A -=.(1)求A ; (2)若3c =3a =ABC 的面积. 【答案】(1)6A π=(2)338【分析】(1)由正弦定理将已知式子统一成角的形式,然后化简可求出角A ; (2)利用余弦定理求出b ,再利用三角形的面积公式可求得结果. (1)因为3sin cos 0a B b A -=所以由正弦定理得3sin sin sin cos A B B A =, 因为()0,B π∈,所以sin 0B ≠, 所以3sin cos A A =,即3tan 3A =, 又因为()0,A π∈,所以6A π=.(2)。

正余弦定理的综合应用

正余弦定理的综合应用

题型三 正、余弦定理在平面几何中的综合应用 例 3 如图所示,在梯形 ABCD 中,
AD∥BC,AB=5,AC=9, ∠BCA=30°,∠ADB=45°, 求 BD 的长. 思维启迪 由于 AB=5,∠ADB=45°,因此要求 BD, 可在△ABD 中,由正弦定理求解,关键是确定∠BAD 的正弦值.在△ABC 中,AB=5,AC=9,∠ACB=30°, 因此可用正弦定理求出 sin∠ABC,再依据∠ABC 与 ∠BAD 互补确定 sin∠BAD 即可.
又 AD⊥CD,∴∠CDB=30°, ∴BC=sin161035°·sin 30°=80 2≈113 (m). 即两景点 B 与 C 之间的距离约为 113 m.
题型二 测量高度问题 例 2 某人在塔的正东沿着南偏西 60°的方向前进 40 米后,望
见塔在东北方向,若沿途测得塔顶的最大仰角为 30°,求 塔高. 思维启迪 依题意画图,某人在 C 处, AB 为塔高,他沿 CD 前进,CD=40 米, 此时∠DBF=45°,从 C 到 D 沿途测塔的 仰角,只有 B 到测试点的距离最短时,仰 角才最大,这是因为 tan∠AEB=ABBE,AB 为定值,BE 最小时,仰角最大.要求出 塔高 AB,必须先求 BE,而要求 BE,需 先求 BD(或 BC).
解 在△ADC 中,AD=10,AC=14,DC=6, 由余弦定理得 cos∠ADC=AD2+2ADDC·D2-C AC2 =1002+ ×3160- ×1696=-12,∴∠ADC=120°,
∴∠ADB=60°.在△ABD 中,AD=10,∠B=45°,∠ADB=60°,
由正弦定理得sin∠ABADB=sAinDB,
解 在△ABC 中,AB=5,AC=9,∠BCA=30°. 由正弦定理,得sin∠ABBCA=sin∠ACABC, sin∠ABC=AC·sinA∠B BCA=9sin530°=190.

三角形的余弦定理

三角形的余弦定理

三角形的余弦定理三角形的余弦定理,也称作Cosine定理,是解决三角形问题时常用的重要定理之一。

它可以用来计算三角形中缺失的一边长度,或者计算三个角中的某一个角的大小。

通过余弦定理,我们可以更加灵活地处理三角形相关的计算和分析。

余弦定理可以用于任意一个三角形,不仅限于直角三角形。

该定理的表达方式如下:在一个三角形中,设边长分别为a、b、c,对应的角度为A、B、C,则余弦定理可以表述为:c² = a² + b² - 2ab * cosC (1)a² = b² + c² - 2bc * cosA (2)b² = a² + c² - 2ac * cosB (3)在这三个表达式中,c是第三边的长度,A、B、C是三个角的大小,a、b、c是对应的边长。

通过这三个方程,我们可以互相推导计算。

通过余弦定理,我们可以解决各种与三角形相关的问题。

首先,我们可以计算三角形的某个边的长度,只要已知其他两边的长度和夹角的大小即可。

其次,我们也可以计算三角形中某个角的大小,只要已知其他两条边的长度和这个角的对边即可。

在实际问题中,余弦定理经常被用来解决测量和计算问题。

例如,当我们需要测量一个不规则的三角形中的一条边时,可以利用余弦定理进行计算。

又或者,当我们需要计算两个天线之间的距离时,如果我们知道了两个天线之间的夹角,以及与这个夹角对应的两边长度,就可以利用余弦定理进行计算。

此外,余弦定理也常常与正弦定理结合使用。

这两个定理配合使用可以解决更为复杂的三角形问题,例如计算一个三角形的面积。

正弦定理可以用来计算三角形的面积,而余弦定理则可以用来计算三角形的边长和角度。

总结而言,余弦定理是解决三角形问题时非常有用的工具之一。

它可以应用于各种类型的三角形,并且可以计算三角形的边长和角度。

通过掌握和应用这个定理,我们可以更加方便地解决与三角形相关的计算和分析问题。

利用正余弦定理的巧妙解决三角形中的最值问题

利用正余弦定理的巧妙解决三角形中的最值问题

利用正余弦定理的巧妙解决三角形中的最值问题已知一边和其对角,求三角函数一些表达式的最值问题,三角形中的范围问题是一类重要的问题,在高考中经常出现,通常解决有两种思路,一是正弦定理与辅助角相结合,二是余弦定理与基本不等式相结合。

本文进行从题型上归纳总结, 注重方法的引领的提高。

题目的基本设问题方式是:已知,,a b c 分别为ABC ∆三个内角,,A B C 的对边,3π=A ,3=a ,求c b +,bc ,c b 32+,2232c b +的范围题型一 求周长的范围或最值 变式: c b +的取值范围⇔C B sin sin +的取值范围,已知,,a b c 分别为ABC ∆三个内角,,A B C 的对边,cos sin 0a C C b c --=.(1)求A 的大小;(2)若a =7,求ABC ∆的周长的取值范围. 试题解析:(1)由正弦定理得:cos sin 0sin cos sin sin sin a C C b c A C A C B C --=⇔=+sin cos sin sin(A )sin 1cos 1sin(30)2303060A C A C C C A A A A A ︒︒︒︒⇔+=++⇔-=⇔-=⇔-=⇔=(2)由已知:0,0b c >>,7=>+a c b 由余弦定理()()()()22222231492cos 3344b c bc b c bc b c b c b c π=+-=+-≥+-+=+ (当且仅当b c =时等号成立)∴()2449b c +≤⨯,又7,714b c b c +>∴<+≤.从而ABC ∆的周长的取值范围是(14,21]2若)0(cos sin cos 3)(2>-=ωωωωx x x x f 的图像与直线)0(>=m m y 相切,并且切点横坐标依次成公差为π的等差数列. (Ⅰ)求ω和m 的值;(Ⅱ)ABC ∆中a 、b 、c 分别是∠A 、∠B 、∠C 的对边。

(完整版)解三角形之正弦定理与余弦定理

(完整版)解三角形之正弦定理与余弦定理

正弦定理与余弦定理教学目标掌握正弦定理和余弦定理的推导,并能用它们解三角形正余弦定理及三角形面积公式.教学重难点掌握正弦定理和余弦定理的推导,并能用它们解三角形.知识点清单一. 正弦定理: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,并且都等于外接圆的直径,即a b c2R( 其中R 是三角形外接圆的半径)sin A sinB sinC2. 变形:1)a b c a b csin sin sinC sin sin sinC 2)化边为角:a:b:c sin A:sin B:sinC;a sin A;b sin B a sin Ab sinBc sinC c sin C3)化边为角:a 2Rsin A, b 2Rsin B, c 2RsinC4)化角为边:sin A a;sin B b ; sin A asin B b sinC c sinC c5)化角为边:sin A a sinB b,sinC c2R2R2R3. 利用正弦定理可以解决下列两类三角形的问题:①已知两个角及任意—边,求其他两边和另一角;例:已知角B,C,a ,解法:由A+B+C=18o0 ,求角A,由正弦定理 a sinA; b sinB; b sin B c sin C a sin A; 求出 b 与cc sinC ②已知两边和其中—边的对角,求其他两个角及另一边。

例:已知边a,b,A,解法:由正弦定理 a sin A求出角B,由A+B+C=18o0 求出角C,再使用正 b sin B 弦定理 a sin A求出c边c sinC4. △ABC中,已知锐角A,边b,则① a bsin A 时,B 无解;② a bsin A 或 a b 时, B 有一个解;③ bsinA a b 时, B 有两个解。

如:①已知 A 60 ,a 2,b 2 3,求 B (有一个解 )②已知 A 60 ,b 2,a 2 3,求 B (有两个解 ) 注意:由正弦定理求角时,注意解的个数。

(完整版)正余弦定理及解三角形整理(有答案)

(完整版)正余弦定理及解三角形整理(有答案)

正余弦定理考点梳理:1.直角三角形中各元素间的关系:如图,在△ABC 中,C =90°,AB =c ,AC =b ,BC =a 。

(1)三边之间的关系:a 2+b 2=c 2。

(勾股定理) A(2)锐角之间的关系:A +B =90°; c (3)边角之间的关系:(锐角三角函数定义) b sin A =cos B =,cos A =sin B =,tan A =。

C B c a c b ba2.2.斜三角形中各元素间的关系: a如图6-29,在△ABC 中,A 、B 、C 为其内角,a 、b 、c 分别表示A 、B 、C 的对边。

(1)三角形内角和:A +B +C =_____(2)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。

(R 为外接圆半径)R CcB b A a 2sin sin sin ===3.正弦定理:===2R 的常见变形:asin A b sin B csin C (1)sin A ∶sin B ∶sin C =a ∶b ∶c ;(2)====2R ;a sin Ab sin B csin C a +b +csin A +sin B +sin C (3)a =2R sin_A ,b =2R sin_B ,c =2R sin_C ;(4)sin A =,sin B =,sin C =.a 2Rb 2R c2R 4.三角形面积公式:S =ab sin C =bc sin A =ca sin B .1212125.余弦定理:三角形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。

余弦定理的公式: 或.2222222222cos 2cos 2cos a b c bc A b a c ac B c b a ba C ⎧=+-⎪=+-⎨⎪=+-⎩222222222cos 2cos 2cos 2b c a A bc a c b B ac b a c C ab ⎧+-=⎪⎪+-⎪=⎨⎪⎪+-=⎪⎩6.(1)两类正弦定理解三角形的问题:1、已知两角和任意一边,求其他的两边及一角. 2、已知两边和其中一边的对角,求其他边角. (2)两类余弦定理解三角形的问题:1、已知三边求三角.2、已知两边和他们的夹角,求第三边和其他两角.7.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.8.解题中利用中,以及由此推得的一些基本关系式进行三角变换ABC ∆A B C π++=的运算,如:sin()sin ,A B C +=cos()cos ,A B C +=-tan()tan ,A B C +=-.sincos ,cos sin ,tan cot222222A B C A B C AB C+++===9. 解斜三角形的主要依据是:设△ABC 的三边为a 、b 、c ,对应的三个角为A 、B 、C 。

例谈用正弦余弦定理解三角形

例谈用正弦余弦定理解三角形

例谈用正弦余弦定理解三角形三角形是初中数学学习中重要的一个内容,而解三角形则是其中的一个难点。

在解三角形的过程中,我们可以运用正弦余弦定理来简化运算,提高解题效率。

本文将详细介绍如何运用正弦余弦定理解三角形。

首先,我们要了解正弦余弦定理的概念和公式。

正弦定理是指:在任意三角形中,三角形的任意一条边的长度与与其对角的正弦值成比例。

即a/sinA=b/sinB=c/sinC。

其中a、b、c分别为三角形的三条边的长度,A、B、C分别为三角形的三个内角的大小。

而余弦定理是指:在任意三角形中,三角形的任意一条边的平方等于另外两条边的平方和减去这两条边的乘积与夹角余弦值的积。

即a=b+c-2bc*cosA(同理,b=a+c-2ac*cosB,c=a+b-2ab*cosC)。

通过正弦余弦定理,我们可以求解三角形的各边长和内角大小。

具体步骤如下:1. 已知两边和夹角,求第三边根据余弦定理,我们可以求出第三边的长度。

例如,已知三角形的两条边分别为3cm和4cm,夹角为60度,求第三边的长度。

解:根据余弦定理可得:c=3+4-2×3×4×cos60°=25,因此c=5cm。

2. 已知两边和夹角,求内角根据正弦定理,我们可以求出内角的大小。

例如,已知三角形的两条边分别为3cm和4cm,夹角为60度,求第三角的大小。

解:根据正弦定理可得:sinA/3=sin60°/5,因此sinA=3sin60°/5=√3/2,那么A=60°。

3. 已知三边,求内角根据余弦定理,我们可以求出三个内角的余弦值,然后通过反余弦函数求出内角的大小。

例如,已知三角形的三条边分别为3cm、4cm 和5cm,求三个内角的大小。

解:根据余弦定理可得:cosA=(4+5-3)/2×4×5=3/5,cosB=(3+5-4)/2×3×5=4/5,cosC=(3+4-5)/2×3×4=-1/2。

超实用高考数学专题复习:第五章三角函数解三角形 第8节正弦定理和余弦定理及其应用

超实用高考数学专题复习:第五章三角函数解三角形  第8节正弦定理和余弦定理及其应用

b2+c2-a2 cos A= 2bc ;
c2+a2-b2 cos B= 2ac ;
a2+b2-c2 cos C= 2ab
2.S△ABC=
1
1
2absin C= 2 bcsin A=
1
acsin
abc
B= =(a+b+c)·r(r是三角形内切圆的半径),
2
4R
并可由此计算R,r.
3.在△ABC中,已知a,b和A时,解的情况如下: A为锐角
变式迁移
【例2】 (经典母题)设△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若bcos C+
ccos B=asin 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 由正弦定理得 sin Bcos C+sin Ccos B=sin2A,∴sin(B+C)=sin2A,即 sin A
(3)如图,易知 sin C=45,cos C=35.
在△BDC 中,由正弦定理可得sBinDC=sin ∠BCBDC,
∴BD=sBinC∠·siBnDCC=3×245=125
2 .
2
由∠ABC=∠ABD+∠CBD=90°,可得cos ∠ABD=cos(90°-∠CBD)=sin ∠CBD
=sin[π-(C+∠BDC)]
规律方法 (1)判定三角形形状的途径:①化边为角,通过三角变换找出角之间的关 系;②化角为边,通过代数变形找出边之间的关系,正(余)弦定理是转化的桥梁. (2)无论使用哪种方法,都不要随意约掉公因式,要移项提取公因式,否则会有漏掉 一种形状的可能.注意挖掘隐含条件,重视角的范围对三角函数值的限制.
第8节 正弦定理和余弦定理及其应用

高一数学中如何运用正弦定理和余弦定理

高一数学中如何运用正弦定理和余弦定理

高一数学中如何运用正弦定理和余弦定理在高一数学的学习中,正弦定理和余弦定理是解决三角形问题的重要工具。

它们不仅在数学领域有着广泛的应用,在实际生活中的测量、建筑、导航等方面也具有重要意义。

接下来,让我们一起深入探讨如何巧妙地运用这两个定理。

首先,我们来了解一下正弦定理。

正弦定理的表达式为:$\frac{a}{\sin A} =\frac{b}{\sin B} =\frac{c}{\sin C}$,其中$a$、$b$、$c$分别为三角形的三条边,$A$、$B$、$C$分别为它们所对应的角。

正弦定理主要用于以下几种情况:一是已知三角形的两角和一边,求其他两边和一角。

例如,已知角$A$、$B$和边$a$,我们可以先通过三角形内角和为$180^{\circ}$求出角$C$,然后利用正弦定理$\frac{a}{\sin A} =\frac{b}{\sin B}$求出边$b$,再用$\frac{a}{\sin A} =\frac{c}{\sin C}$求出边$c$。

二是已知两边和其中一边的对角,求另一边的对角。

假设已知边$a$、$b$和角$A$,通过正弦定理$\frac{a}{\sin A} =\frac{b}{\sin B}$,可以求出角$B$。

但需要注意的是,这种情况下可能会出现一解、两解或无解的情况。

当角$A$为锐角时,若$a < b\sin A$,则无解;若$a = b\sin A$,则有一解;若$b\sin A < a < b$,则有两解;若$a \geq b$,则有一解。

当角$A$为钝角或直角时,若$a > b$,则有一解;若$a \leq b$,则无解。

接下来,我们再看看余弦定理。

余弦定理的表达式有两个:$a^2= b^2 + c^2 2bc\cos A$,$b^2 = a^2 + c^2 2ac\cos B$,$c^2 =a^2 + b^2 2ab\cos C$。

余弦定理常用于以下几种情形:一是已知三角形的三边,求三个角。

巧用三余弦定理解题

巧用三余弦定理解题

巧用“三余弦定理”解题“三余弦定理”的内容:如图1 ,直线AO是平面a 的斜线,AQ是AO在平面内的射影,直线AP在平面& 内.设ZOAP = 0,ZOAQ = O^ZQAP = 02,有以卞结论:cos °二cos q・cos&2我们可以形象地把这个结论称为“三余弦定理”,应用“三余弦定理”可以使我们的很多立体几何问题的解决变得简单.应用“三余弦定理”解题的步骤如下:1.明确三线:平面内的直线(以下简称''内线”),平面的斜线和斜线在平面内的射影.2.明确三角:斜线与“内线”所成为0,斜线与射影所成的角为G,射影与“内线” 所成的角为2・3.定理运算.例1 •如图2,己知AO是平面a的一条斜线,OE丄a e是垂足,AP是a内一直线,ZOAP=60°,ZBAP=45°,求斜线AO与平面a所成的角.分析:AP是“内线S AO是斜线,AE是射影,所以OZOAP = a ZOAB = q, ZBAP = 0.,直接利用“三余弦定理”求解•解题过程略.略解:点评:斜线与平面所成的角即斜线与射影所成的角,明确了“三线”与“三角”,直接代定理求解.变式1:己知ZOAB=45O,ZEAP=45。

,求直线AO与AP所成的角;分析:同例1・变式2:己知ZOAB=45o,ZEAP=45。

,/"AR求直线AO与/所成的角;分析:因为〃/AP,直线AO与AP所成的角同AO与/所成的角相等.我们在解题时,只需要明确“三线”,这时/是“内线”,AO是斜线,AB是射影,然后斜线AO与“内线” /所成为0,斜线AO与射影AE所成的角为射影AB与“内线” /所成的角为乞,问题迎刃而解.例2・如图3,在棱长为1正方体ABCD-A1B1C1D1+,E. F分别是EQ】和CC !的中点,求异面直线AJB与EF所成角的余弦值.分析:直线EAi是平面ECC冋的斜线,EE】是射影,EF为“内线”,这样就明确是三线,再明确三角,然后定理计算即可.解:由题意可知,直线EA】是平面BCC1B1的斜线,BE1是EAi在平面内的射影,EF为平面内的直线,所以BAi与EF所成的角为8 , = q , EF与BBi所成的角为0,图3又因为cos0 = cos-cos> q=45°, 02 = 450,所以cosQ =丄2即异面直线AJB与EF所成角的余弦值为丄2点评:只要明确了“三线”,不管他们的位置怎样,斜线与“内线”所成为0,斜线与射影所成的角为仇,射影与“内线”所成的角为明确了“三角”,公式的应用水到渠成.1 J3变式:若E、F是EQ和CCi上的点,满足ECi= - , FCi=—,求异面直线AJB与EF 所成角的余弦值.分析:明确“三线”,直线EA]是斜线,EE】是射影,EF为“内线”,然后按规则找出“三图4 图5练习:1.如图4, $是厶AEC所在平面外一点,SA, SB, SC两两垂直,求证:△ ABC 是锐角三角形2.如图5,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是一直角梯形,ZBAD=90o, AD//BC,AB=BC=a,AD=2a,且PA丄底面ABCD, PD与底面成30°,且AE丄PD, E为垂足,求异面直线AE 与CD所成角的大小“三余弦定理”是一个容易让人忽视的问题,可能有一些同学的记忆中几乎没有它的位置•但如果我们能够准确的理解这个定理,并巧用定理去解题,就会取得事半功倍的效果,提高解题的速度并最终取得理想的成绩•所以要深刻理解“三余弦定理”应用的几个典型的例题,然后举一反三,学以致用.。

运用正弦定理,余弦定理求解三角函数问题的基本方法

运用正弦定理,余弦定理求解三角函数问题的基本方法
B正确, 选B。
2、在 ABC中,若 tanA= tanB成立,判断此三角形的形状;
【解析】
【知识点】①正弦定理及运用;②判定三角形形状的基本方法。
【解题思路】运用正弦定理,结合问题条件得到sinAsinB(sin2A-sin2B)=0,从而推出sin2A=sin2B,根据判定三角形形状的基本方法就可得出结果。
【详细解答】 锐角 ABC中,角A、B、的对边分别是a、b,2asinB= b, 2sinAsinB= sinB, sinB(2sinA- )=0, 0<B< , sinB>0, 2sinA- =0,
sinA= , 0<A< , A= , D正确, 选D。
2、已知锐角 ABC的内角A,B,C的对边分别是a,b,c,23cos A+cos2A=0,a=7,c=6,则b=()
(1)求cosA;
(2)求c的值。
【解析】
【知识点】①正弦定理及运用;②余弦定理及运用;③解三角形的基本方法。
【解题思路】(1)运用正弦定理,结合问题条件就可求出cosA的值;(2)根据余弦定理和解三角形的基本方法就可得出c的值。
【详细解答】(1) a=3,b=2 ,B=2A, = , = , 6sinA.
(6)已知三边,求解三角形的基本方法是:①运用余弦定理求出最大边所对的角;②运用正弦定理求出其余两边的对角;
(7)设 ABC中,A,B,C的对边分别是a,b,c,如果已知a,b和A,求B时,解答结果有:①,②,③三种情况;详细情况可通过把下表的空白处填上恰当的内容来进一步了解。
A> A= A<
a>b
A 10 B 9 C 8 D 5
【解析】
【知识点】①二倍角公式及运用;②余弦定理及运用;③解三角形的基本方法。

三角形的余弦定理

三角形的余弦定理

三角形的余弦定理三角形的余弦定理是初中数学中的重要概念之一,它可以用来解决涉及三角形边长和角度的问题。

下面我们来详细介绍三角形的余弦定理。

三角形的余弦定理是一种关于三角形边长和角度的定理,它在任意三角形中都成立。

根据余弦定理,我们可以计算三角形的边长或角度,只要已知其他两个边长和它们夹角的大小。

设三角形的三边长度分别为a、b、c,对应的夹角分别为A、B、C,那么余弦定理的公式为:c^2 = a^2 + b^2 - 2ab*cosC公式中,c表示三角形的边长c;a、b分别表示三角形的边长a和b;C表示边长为c的角的大小;cosC表示C角的余弦值。

通过余弦定理,我们可以计算任意三角形的边长和角度。

例如,已知一个三角形的两个边长a=5、b=7,以及它们夹角C=60°,我们可以使用余弦定理来计算第三条边c的长度。

根据余弦定理的公式,我们有:c^2 = 5^2 + 7^2 - 2*5*7*cos60°= 25 + 49 -70*cos60°= 74 - 70*0.5= 74 - 35= 39因此,该三角形的第三条边c的长度为√39。

除了计算边长外,余弦定理还可以计算三角形的角度。

例如,已知一个三角形的边长a=3、b=4、c=5,我们可以使用余弦定理来计算角A 的大小。

根据余弦定理的公式,我们有:cosA = (b^2 + c^2 - a^2) / (2*b*c)= (4^2 + 5^2 - 3^2) / (2*4*5)= (16 + 25 - 9) / 40= 32 / 40= 0.8通过求反余弦函数,我们可以得到角A的大小:A = arccos(0.8)≈ 37°因此,该三角形的角A的大小约为37°。

总结一下,三角形的余弦定理是一种非常有用的数学工具,通过它我们可以计算三角形的边长和角度。

它在解决涉及三角形的实际问题中起着重要的作用。

在使用余弦定理时,我们需要注意输入数据的准确性,并根据具体情况选择合适的计算方法。

正弦定理与余弦定理在解三角形中的运用

正弦定理与余弦定理在解三角形中的运用

知识回顾:
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
a b c = = sin A sin B sin C
.
正弦定理适用的解三角形的问题:
(1)已知三角形的任意两角与一边 (2)已知三角形的任意两边与其中一边的对角
例1(1)已知△ABC中,a=20,A=30°,C=45°,
3 1 1 解:由正弦定理,有 = ,即 sin B= 2π sin B 2 sin 3 π 又 C 为钝角,所以 B 必为锐角,所以 B= 6 π 所以 A= .故 a=b=1. 6
例3.在△ABC中,已知BC=7,AC=8,AB=9,试求
AC边上的中线长. 思考:用正弦还是余弦定理?
解:设 AC 的中点为 D,由余弦定理的推论得: AB2+AC2-BC2 92+82-72 2 cos A= = = , 2· AB· AC 2×9×8 3 在三角形 ABD 中,由余弦定理知: BD2=AD2+AB2-2· AD· ABcos A 2 =4 +9 -2×4×9× =49 3
方法感悟: 所给边不是已知角的对边 先求出第三个角, 再由正弦定理求另外两边
6- 2 2
B
6- 2 2
a
A C
b=1
2.余弦定理 三角形中任何一边的平方等于其他两边的平方的和减去 两倍这两边与它们的夹角的余弦的积,即 a2= b2+c2-2bccos A ,b2= a2+c2-2accos B , c2= a2+b2-2abcos C .(三边一角)
法一:由余弦定理 b2=a2+c2-2accos B, 得 32= a2+(3 3)2- 2× 3 3a× cos 30° , 即 a2- 9a+18=0,∴a=6 或 a=3. 1 6× asin B 2 = =1 当 a= 6 时,由正弦定理得 sin A= b 3 a ∴ A= 90° , C=60° . 当 a= 3 时, A=30° ,C=120° .

正弦定理与余弦定理的使用

正弦定理与余弦定理的使用

正弦定理与余弦定理的使用数学是一门需要掌握基本概念和公式的学科,而在初中数学中,正弦定理和余弦定理是非常重要的两个定理。

它们可以帮助我们解决各种与三角形相关的问题,比如求边长、角度等。

在本文中,我将详细介绍正弦定理和余弦定理的使用方法,希望能够帮助中学生及其家长更好地理解和应用这两个定理。

一、正弦定理的使用正弦定理是指在任意三角形ABC中,边长a、b、c与其对应的角A、B、C之间的关系。

具体公式如下:\[\frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}\]利用正弦定理,我们可以解决以下几类问题:1. 已知两边和夹角,求第三边长度例如,已知三角形ABC中,边AB=5cm,边AC=7cm,夹角BAC为60度,求边BC的长度。

根据正弦定理,我们可以得到:\[\frac{BC}{\sin 60^\circ}=\frac{5}{\sin B}\]进一步化简,得到:\[BC=\frac{5\sin 60^\circ}{\sin B}\]由此,我们可以利用三角函数表或计算器求得角B的正弦值,然后代入上式计算得到BC的长度。

2. 已知两边长度和夹角,求第三边夹角例如,已知三角形ABC中,边AB=3cm,边BC=4cm,夹角ABC为45度,求角BAC的度数。

根据正弦定理,我们可以得到:\[\frac{3}{\sin B}=\frac{4}{\sin 45^\circ}\]进一步化简,得到:\[\sin B=\frac{3\sin 45^\circ}{4}\]通过求解这个方程,我们可以得到角B的正弦值,然后利用反正弦函数求得角B的度数。

二、余弦定理的使用余弦定理是指在任意三角形ABC中,边长a、b、c与其对应的角A、B、C之间的关系。

具体公式如下:\[c^2=a^2+b^2-2ab\cos C\]利用余弦定理,我们可以解决以下几类问题:1. 已知三边长度,求夹角的余弦值例如,已知三角形ABC中,边AB=5cm,边BC=7cm,边AC=9cm,求角B 的余弦值。

三角形余弦定理公式及证明_方法是什么

三角形余弦定理公式及证明_方法是什么

三角形余弦定理公式及证明_方法是什么什么是三角形余弦定理三角形余弦定理是揭示三角形边角关系的重要定理,直接运用它可解决一类已知三角形两边及夹角求第三边或者是已知三个边求角的问题,若对余弦定理加以变形并适当移于其它知识,则使用起来更为方便、灵活。

直角三角形的一个锐角的邻边和斜边的比值叫这个锐角的余弦值。

三角形余弦定理的公式对于边长为a、b、c而相应角为A、B、C的三角形,有:a2=b2+c2-bc·cosAb2=a2+c2-ac·cosBc2=a2+b2-ab·cosC也可表示为:cosC=(a2+b2-c2)/abcosB=(a2+c2-b2)/accosA=(c2+b2-a2)/bc这个定理也可以通过把三角形分为两个直角三角形来证明。

如果这个角不是两条边的夹角,那么三角形可能不是唯一的(边-边-角)。

要小心余弦定理的这种歧义情况。

三角形余弦定理的证明平面向量证法(觉得这个方法不是很好,平面的向量的公式a·b=|a||b|Cos θ本来还是由余弦定理得出来的,怎么又能反过来证明余弦定理)∵如图,有a+b=c(平行四边形定则:两个邻边之间的对角线代表两个邻边大小) ∴c·c=(a+b)·(a+b)∴c2=a·a+2a·b+b·b∴c2=a2+b2+2|a||b|Cos(π-θ)(以上粗体字符表示向量)又∵Cos(π-θ)=-Cosθ∴c2=a2+b2-2|a||b|Cosθ(注意:这里用到了三角函数公式)再拆开,得c2=a2+b2-2abcosC即cosC=(a2+b2-c2)/2__a__b同理可证其他,而下面的cosC=(c2-b2-a2)/2ab就是将cosC移到左边表示一下。

平面几何证法在任意△ABC中做AD⊥BC.∠C所对的边为c,∠B所对的边为b,∠A所对的边为a则有BD=cosB__c,AD=sinB__c,DC=BC-BD=a-cosB__c根据勾股定理可得:AC2=AD2+DC2b2=(sinBc)2+(a-cosBc)2b2=(sinB__c)2+a2-2accosB+(cosB)2c2b2=(sinB2+cosB2)c2-2accosB+a2b2=c2+a2-2accosBcosB=(c2+a2-b2)/2ac高中必背的数学公式(一)两角和公式1、sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB sin(A-B)=sinAcosB-sinBcosA2、cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB cos(A-B)=cosAcosB+sinAsinB3、tan(A+B)=(tanA+tanB)/(1-tanAtanB)tan(A-B)=(tanA-tanB)/(1+tanAtanB)4、ctg(A+B)=(ctgActgB-1)/(ctgB+ctgA)ctg(A-B)=(ctgActgB+1)/(ctgB-ctgA)(二)倍角公式1、cos2A=cos2A-sin2A=2cos2A-1=1-2sin2A2、tan2A=2tanA/(1-tan2A)ctg2A=(ctg2A-1)/2ctgA(三)半角公式1、sin(A/2)=√((1-cosA)/2)sin(A/2)=-√((1-cosA)/2)2、cos(A/2)=√((1+cosA)/2)cos(A/2)=-√((1+cosA)/2)3、tan(A/2)=√((1-cosA)/((1+cosA))tan(A/2)=-√((1-cosA)/((1+cosA))4、ctg(A/2)=√((1+cosA)/((1-cosA))ctg(A/2)=-√((1+cosA)/((1-cosA))(四)和差化积1、2sinAcosB=sin(A+B)+sin(A-B) 2cosAsinB=sin(A+B)-sin(A-B)2、2cosAcosB=cos(A+B)-sin(A-B) -2sinAsinB=cos(A+B)-cos(A-B)3、sinA+sinB=2sin((A+B)/2)cos((A-B)/2cosA+cosB=2cos((A+B)/2)sin((A-B)/2)4、tanA+tanB=sin(A+B)/cosAcosB tanA-tanB=sin(A-B)/cosAcosB5、ctgA+ctgBsin(A+B)/sinAsinB -ctgA+ctgBsin(A+B)/sinAsinB(五)几何体表面积和体积公式1、圆柱体:表面积:2πRr+2πRh体积:πR2h(R为圆柱体上下底圆半径,h为圆柱体高)2、圆锥体:表面积:πR2+πR[(h2+R2)的平方根]体积:πR2h/3(r为圆锥体低圆半径,h为其高)3、正方体:表面积:S=6a2,体积:V=a3(a-边长)4、长方体:表面积:S=2(ab+ac+bc)体积:V=abc(a-长,b-宽,c-高)5、棱柱:体积:V=Sh(S-底面积,h-高)6、棱锥:体积:V=Sh/3(S-底面积,h-高)7、棱台:V=h[S1+S2+(S1S2)^1/2]/3(S1上底面积,S2下底面积,h-高)8、拟柱体:V=h(S1+S2+4S0)/6(S1-上底面积,S2-下底面积,S0-中截面积,h-高)9、圆柱:S底=πr2,S侧=Ch,S表=Ch+2S底,V=S底h=πr2h(r-底半径,h-高,C—底面周长,S底—底面积,S侧—侧面积,S表—表面积)10、空心圆柱:V=πh(R^2-r^2)(R-外圆半径,r-内圆半径,h-高)11、直圆锥:V=πr^2h/3(r-底半径,h-高)12、圆台:V=πh(R2+Rr+r2)/3(r-上底半径,R-下底半径,h-高)13、球:V=4/3πr^3=πd^3/6(r-半径,d-直径)14、球缺:V=πh(3a2+h2)/6=πh2(3r-h)/3(h-球缺高,r-球半径,a-球缺底半径)15、球台:V=πh[3(r12+r22)+h2]/6(r1球台上底半径,r2-球台下底半径,h-高)16、圆环体:V=2π2Rr2=π2Dd2/4(R-环体半径,D-环体直径,r-环体截面半径,d-环体截面直径)提高数学成绩高效方法课后一分钟回忆及时复习数学的基本概念、定义、公式,数学知识点的联系,基本的数学解题思路与方法,是第一轮复习的重中之重。

正余弦定理在解三角形中的高级应用与最值问题1

正余弦定理在解三角形中的高级应用与最值问题1

正余弦定理在解三角形中的高级应用与最值问题1方法技巧与总结1、正弦定理和余弦定理的主要作用,是将三角形中已知条件的边、角关系转化为角的关系或边的关系,基本思想是方程思想,即根据正弦定理、余弦定理列出关于未知元素的方程,通过解方程求得未知元素.2、与三角形面积或周长有关的问题,一般要用到正弦定理或余弦定理,进行边和角的转化.要适当选用公式,对于面积公式111sin sin sin 222S ab C ac B bc A ===,一般是已知哪一个角就使用哪个公式.3、对于利用正、余弦定理解三角形中的最值与范围问题,主要有两种解决方法:一是利用基本不等式,求得最大值或最小值;二是将所求式转化为只含有三角形某一个角的三角函数形式,结合角的范围,确定所求式的范围.4、利用正、余弦定理解三角形,要注意灵活运用面积公式,三角形内角和、基本不等式、二次函数等知识.5、正弦定理和余弦定理是求解三角形周长或面积最值问题的杀手锏,要牢牢掌握并灵活运用.利用三角公式化简三角恒等式,并结合正弦定理和余弦定理实现边角互化,再结合角的范围、辅助角公式、基本不等式等求其最值.6、三角形中的一些最值问题,可以通过构建目标函数,将问题转化为求函数的最值,再利用单调性求解.7、“坐标法”是求解与解三角形相关最值问题的一条重要途径.充分利用题设条件中所提供的特殊边角关系,建立恰当的直角坐标系,选取合理的参数,正确求出关键点的坐标,准确表示出所求的目标,再结合三角形、不等式、函数等知识求其最值.【核心考点】核心考点一:倍长定比分线模型【规律方法】如图,若P 在边BC 上,且满足PC BP λ= ,AP m =,则延长AP 至D ,使PD AP λ=,连接CD ,易知AB ∥DC ,且DC c λ=,(1)AD AP λ=+.180BAC ACD ∠+∠=︒.【典型例题】例1.(2022·福建·厦门双十中学高三期中)如图,在ABC 中,π3BAC ∠=,2AD DB =,P 为CD 上一点,且满足12AP mAC AB =+,若2AC = ,3AB = ,则||AP 的值为()A 13B .132C .133D .134【答案】B【解析】设CP CD λ=,则221()(1)332AP AC CP AC CD AC AB AC AB AC AB mAC λλλλ=+=+=+-=+-=+,∴21=32=1m λ-λ⎧⎪⎨⎪⎩,解得3=41=4m λ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩.因为3AB = ,所以223AD AB ==,又2AC = ,π3BAC ∠=,所以ADC △为等边三角形,所以π3ACD ∠=,3342CP CD ==,由余弦定理22222331132cos 2222224AP A A C C CD C C D D A ⎛⎫=+-⋅+-⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭∠=,所以132AP =;故选:B例2.(2021·全国·高考真题)记ABC 是内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知2b ac =,点D 在边AC 上,sin sin BD ABC a C ∠=.(1)证明:BD b =;(2)若2AD DC =,求cos ABC ∠.【解析】(1)设ABC 的外接圆半径为R ,由正弦定理,得sin sin ,22b cR ABC C R==∠,因为sin sin BD ABC a C ∠=,所以22b cBD a R R⋅=⋅,即BD b ac ⋅=.又因为2b ac =,所以BD b =.(2)[方法一]【最优解】:两次应用余弦定理因为2AD DC =,如图,在ABC 中,222cos 2a b c C ab+-=,①在BCD △中,222(3cos 23ba b b a C +-=⋅.②由①②得2222223()3b a b c a b ⎡⎤+-=+-⎢⎥⎣⎦,整理得22211203a b c -+=.又因为2b ac =,所以2261130a ac c -+=,解得3c a =或32ca =,当22,33c c a b ac ===时,3c a b c +=<(舍去).当2233,22c c a b ac ===时,22233()722cos 31222c c ABC c c c +⋅-==⋅∠.所以7cos 12ABC ∠=.[方法二]:等面积法和三角形相似如图,已知2AD DC =,则23ABD ABC S S =△△,即21221sin sin 2332b ac AD A B BC ⨯=⨯⨯∠∠,而2b ac =,即sin sin ADB ABC ∠=∠,故有ADB ABC ∠=∠,从而ABD C ∠=∠.由2b ac =,即b ca b =,即CA BA CB BD=,即ACB ABD ∽,故AD ABAB AC=,即23bc c b=,又2b ac =,所以23c a =,则2227cos 212c a b ABC ac +-==∠.[方法三]:正弦定理、余弦定理相结合由(1)知BD b AC ==,再由2AD DC =得21,33AD b CD b ==.在ADB 中,由正弦定理得sin sin AD BDABD A=∠.又ABD C ∠=∠,所以s 3sin n 2i C b Ab=,化简得2sin sin 3C A =.在ABC 中,由正弦定理知23c a =,又由2b ac =,所以2223b a =.在ABC 中,由余弦定理,得222222242793cos 221223a a a a cb ABC ac a +--⨯∠+==.故7cos 12ABC ∠=.[方法四]:构造辅助线利用相似的性质如图,作DE AB ∥,交BC 于点E ,则DEC ABC △∽△.由2AD DC =,得2,,333c a aDE EC BE ===.在BED 中,2222(()33cos 2323BED a c b a c -=⋅∠+⋅.在ABC 中222cos 2a a BC c A b c+-=∠.因为cos cos ABC BED ∠=-∠,所以2222222()()3322233a c ba cb ac ac +-+-=-⋅⋅,整理得22261130a b c -+=.又因为2b ac =,所以2261130a ac c -+=,即3c a =或32a c =.下同解法1.[方法五]:平面向量基本定理因为2AD DC =,所以2AD DC =uuu r uuu r .以向量,BA BC为基底,有2133BD BC BA =+ .所以222441999BD BC BA BC BA =+⋅+ ,即222441cos 999b ac c ABC a ∠=++,又因为2b ac =,所以22944cos ac a ac ABC c ⋅∠=++.③由余弦定理得2222cos b a c ac ABC =+-∠,所以222cos ac a c ac ABC =+-∠④联立③④,得2261130a ac c -+=.所以32a c =或13a c =.下同解法1.[方法六]:建系求解以D 为坐标原点,AC 所在直线为x 轴,过点D 垂直于AC 的直线为y 轴,DC 长为单位长度建立直角坐标系,如图所示,则()()()0,0,2,0,1,0D A C -.由(1)知,3BD b AC ===,所以点B 在以D 为圆心,3为半径的圆上运动.设()(),33B x y x -<<,则229x y +=.⑤由2b ac =知,2BA BC AC ⋅=,9=.⑥联立⑤⑥解得74x =-或732x =≥(舍去),29516y =,代入⑥式得36||,||32a BC c BAb ====,由余弦定理得2227cos 212a cb ABC ac +-∠==.【整体点评】(2)方法一:两次应用余弦定理是一种典型的方法,充分利用了三角形的性质和正余弦定理的性质解题;方法二:等面积法是一种常用的方法,很多数学问题利用等面积法使得问题转化为更为简单的问题,相似是三角形中的常用思路;方法三:正弦定理和余弦定理相结合是解三角形问题的常用思路;方法四:构造辅助线作出相似三角形,结合余弦定理和相似三角形是一种确定边长比例关系的不错选择;方法五:平面向量是解决几何问题的一种重要方法,充分利用平面向量基本定理和向量的运算法则可以将其与余弦定理充分结合到一起;方法六:建立平面直角坐标系是解析几何的思路,利用此方法数形结合充分挖掘几何性质使得问题更加直观化.例3.(2022·湖南·宁乡一中高三期中)设a ,b ,c 分别为ABC 的内角A ,B ,C 的对边,AD 为BC 边上的中线,c =1,23BAC π∠=,12sin cos sin sin sin 2c A B a A b B b C =-+.(1)求AD 的长度;(2)若E 为AB 上靠近B 的四等分点,G 为ABC 的重心,连接EG 并延长与AC 交于点F ,求AF 的长度.【解析】(1)依据题意,由12sin cos sin sin sin 2c A B a A b B b C =-+可得2212cos 2ac B a b bc =-+,则2222212cos 22a b bca cb B ac ac-++-==,212c bc ∴=,22b c ==,2222411cos 242b c a a BAC bc +-+-===-∠,解得a =72BD=2714cos AD B +-=AD为2(2)G 为ABC的重心,233AG AD ∴==,37144cos 0,2BAD BAD π+-==∴=∠∠,EG =cos cos AGF AGE =-=∠∠,sin AGF =∠231cos cos(),sin 3222DAC DAC ππ=-==∠∠,cos cos()AFE AGF DAC ∴=-+=∠∠∠,sin sin sin AG AF AFE AFE AGF==,∠∠∠,35AF ∴=例4.(2022·广西柳州·高三阶段练习(文))已知2()sin cos f x x x x =+-()f x 的图象向右平移π0<<2ϕϕ⎛⎫ ⎪⎝⎭单位后,得到()g x 的图象,且()g x 的图象关于,06π⎛⎫⎪⎝⎭对称.(1)求ϕ;(2)若ABC 的角,,A B C 所对的边依次为,,a b c ,且182A g ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,=1,=2b c ,若点D 为BC边靠近C 的三等分点,试求AD 的长度.【解析】(1)21π()=sin cos =sin2+cos2=sin 2+2223f x x x x x x x -⎛⎫ ⎪⎝⎭,π()=()=sin 2()+3g x f x x -ϕ-ϕ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,由()g x 的图象关于,06π⎛⎫⎪⎝⎭对称,得π=06g ⎛⎫⎪⎝⎭即2πsin 2=03-ϕ⎛⎫ ⎪⎝⎭,由π02ϕ<<得π2π2π<2<333--ϕ,所以2π2=03-ϕ,解得π3ϕ=;(2)由182A g ⎛⎫=- ⎪⎝⎭得π1sin =432A --⎛⎫ ⎪⎝⎭,由0πA <<得πππ<<34312A ---,所以ππ=436A --,解得2π3A =,在ABC 中由余弦定理得,222222π=+2cos =1+22×1×2×cos=73BC b c bc A --,所以BC =则BD =3CD =,设ADC θ∠=,在ADC △中由余弦定理得,222=+2cos b AD DC AD DC -⋅⋅⋅θ,所以221=+2cos 33AD AD -⋅⋅θ⎛ ⎝⎭①在ADB △中由余弦定理得,()222=+2cos πc AD BD AD BD -⋅⋅⋅-θ,所以2222=++2cos 33AD AD ⋅⋅θ⎛ ⎝⎭②联立①②消去cos θ得24=9AD ,所以23AD =.例5.(2022·全国·高三专题练习)在ABC 中,D 为BC 上靠近点C 的三等分点,且1AD CD ==.记ABC 的面积为S .(1)若sin 2sin C B =,求S ;(2)求S 的取值范围.【解析】(1)因为sin 2sin C B =,由正弦定理可得2c b =,因为D 为BC 上靠近点C 的三等分点,1AD CD ==,所以2BD =,在ABD △中由余弦定理2222cos AB AD BD AD BD ADB=+-⋅∠即22212212cos AB ADB =+-⨯⨯∠①,在ACD 中由余弦定理2222cos AC AD CD AD CD ADC =+-⋅∠即22211211cos AC ADC =+-⨯⨯∠②,又180ADB ADC ∠+∠=︒,所以()cos cos 180cos ADB ADC ADC ∠=︒-∠=-∠所以2b =,c 1cos 4ADB ∠=-,1cos 4ADC ∠=所以sin ADB ∠==sin ADC ∠所以1111sin sin 12112222S AD BD ADB CD ADC =⋅∠+⋅∠=⨯⨯⨯⨯⨯⨯(2)设ADC θ∠=,()0,θπ∈,则ADB πθ∠=-,所以11sin sin 22S AD BD ADB AD CD ADC =⋅∠+⋅∠()1112sin 11sin 22πθθ=⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯3sin 2θ=显然0sin 1θ<≤,所以302S <≤,即30,2S ⎛⎤∈ ⎥⎝⎦例6.(2022·全国·高三专题练习)已知a ,b ,c 分别是ABC 内角A ,B ,C 所对的边,且满足1cos 2c A b a =-,若P 为边AB 上靠近A 的三等分点,1CP =,求:(1)求C 的值;(2)求2+a b 的最大值.【解析】(1)因为1cos 2c A b a =-,由正弦定理得11sin cos sin sin sin()sin 22C A B A A C A =-=+-,可得1sin cos sin cos cos sin sin 2C A A C A C A =+-,即1sin cos sin 2A C A =,由sin 0A ≠,可得1cos 2C =,由(0,)C π∈,可得3C π=.(2)由题意得2133CP CA CB =+ ,两边平方得22411211299332b a ab =++⨯⨯⨯⨯,整理得22429a b ab ++=,即222(2)929()2a b a b ab ++=++ ,解得2(2)12a b + ,2a b + 2a b ==所以2+a b的最大值是例7.(2022·全国·高三专题练习)在①ANBN=②AMN S =△,③AC AM =这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并进行求解.问题:在ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,3B π=,c =8,点M ,N 是BC 边上的两个三等分点,3BC BM =,___________,求AM 的长和ABC 外接圆半径.【解析】若选择条件①因为ANBN =AN BM=设BM t =,则AN =.又60,8B c ︒==,所以在ABN 中,2222cos AN AB BN AB BN B =+-⋅,即222)84282cos 60t t =+-⨯⨯︒,即2280t t +-=,解得2t =或4-(舍去).在ABM 中,22222cos 84282cos 6052AM AB BM AB BM B =+-⋅=+⨯︒-⨯=,所以AM =,同理222222cos 86286cos 6052AC AB BC AB BC B =+-⋅=+⨯︒-⨯=,所以AC =由正弦定理可得2sin sin 6032b AC R B ==︒所以ABC外接圆的半径R =,若选择条件②因为点M ,N 是BC边上的三等分点,且AMN S =△ABC S = 因为60B =︒,所以113sin 608222ABC S AB BC BC ==⋅︒=⨯⨯⨯△,所以6BC =,所以2BM =.在ABM 中,22222cos 84282sin 6052AM AB BM AB BM B =+-⋅=+⨯︒-⨯=,所以AM =.同理222222cos 86286cos 6052AC AB BC AB BC B =+-⋅=+⨯︒-⨯=,所以AC =由正弦定理可得4392sin sin 603b AC R B ===︒,所以ABC外接圆的半径3R =.若选择条件③设BM t =,则3BC t =.在ABM 中,22222222cos 828cos6088AM AB BM AB BM B t t t t =+-⋅=︒=+-⨯+-,同理在ABC 中,222222cos 89283cos60AC AB BC AB BC B t t =+-⋅⋅=+-⨯⨯︒264924t t =+-,因为AC AM =,所以2228864924t t t t +-=+-,所以2t =在ABM 中,22222cos 84282cos 6052AM AB BM AB BM B =+-⋅=+⨯︒-⨯=,所以AM =.同理222222cos 86286cos 6052AC AB BC AB BC B =+-⋅=+⨯︒-⨯=,所以AC =由正弦定理可得2sin sin 60b AC R B ==︒所以ABC外接圆的半径R =.例8.(2022·湖北·高三期中)ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知()sin sin()a c A a B C -=-,b =(1)求角B ;(2)若AC 边上的点D 满足2CD DA = ,2213BD =,求ABC 的面积.【解析】(1)在ABC 中,由正弦定理可得:(sin sin )sin sin sin()A C A A B C -⋅=⋅-∵(0,π)A ∈,∴sin 0A ≠∴sin sin sin()A CBC -=-∵πA B C ++=,∴sin sin()A B C =+∴sin()sin sin()B C C B C +-=-,化简可得:∴sin 2cos sin C B C =,∵(0,π)C ∈,∴sin 0C ≠∴1cos 2B =,又∵(0,π)B ∈,∴π3B =.(2)∵2CD DA = ,∴()22123333BD BC CD BC CA BC BA BC BC BA =+=+=+-=+ 两边平方得:()2221449BD BC BA BC BA =++⋅ ,即2221π44cos 93BD BC BA BC BA ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭ 则()2221284293BD a c ac =++=,∴224284a c ac ++=①在ABC 中,由余弦定理得:22232cos πb a c ac =+-⋅,化简得:2212a c ac =+-②由①②可得:22320c ac a -+=,即()()20c a c a --=,∴c a =或2c a=当c a =时,a c ==1πsi n 23ABC S =⨯=△;当2c a =时,2a =,4c =,∴1π24sin 23ABC S =⨯⨯⨯=△核心考点二:倍角定理【规律方法】例9.(2022·广西·灵山县新洲中学高三阶段练习(文))在锐角ABC 中,角A B C ,,所对的边为a b c ,,,且()cos 1cos a B b A ⋅=+.(1)证明:2A B=(2)若2b =,求a 的取值范围.【解析】(1)∵cos (1cos )a B b A ⋅=+,由正弦定理,得sin cos sin (1cos )A B B A ⋅=+,即sin cos cos sin sin A B A B B ⋅-⋅=,∴sinsin A B B -=(),∴A B B -=或A B B π-+=()(舍),即2A B =,(2)由锐角△ABC ,可得02B π<<,022A B π<=<,032C B ππ<=-<.即64B ππ<<,∴cos 22B <<.由正弦定理可得:sin sin 24sin cos 4cos sin sin sin sin sin a b b A b B B B a B A B B B B =⇒====,所以4cos B <<所以a 的取值范围为:(.例10.(2022·黑龙江·哈师大附中高三阶段练习)已知a ,b ,c 分别为ABC 三个内角A ,B ,C 的对边,S 是ABC 的面积,()222sin S B C a c +=-.(1)证明:A =2C ;(2)若a =2,且ABC 为锐角三角形,求b +2c 的取值范围.【解析】(1)证明:由()222sin S B C a c +=-,即222sin S A a c =-,∴22sin sin bc A A a c=-,sin 0A ≠,∴22a c bc -=,∵2222cos a b c bc A =+-,∴2222cos a c b bc A -=-,∴22cos b bc A bc -=,∴2cos b c A c -=,∴sin 2sin cos sin B C A C -=,∴()sin 2sin cos sin A C C A C +-=,∴sin cos cos sin sin A C A C C -=,∴()sin sin A C C -=,∴A ,B ,C ∈(0,π),∴A C C -=即A =2C .(2)∵sin sin a c A C =,且a =2,∴1cos c C=∵A =2C ,∴B =π-3C ,∵ABC 为锐角三角形,所以02203202C C C ππππ⎧<<⎪⎪⎪<-<⎨⎪⎪<<⎪⎩,∴,64C ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,∴23cos ,22C ⎫∈⎪⎪⎝⎭,由a =2,22a c bc -=,所以4b c c =-,则42b c c c +=+,且123cos 3c C ⎛=∈ ⎝,设4y c c =+,c∈⎝,12c c <<<12120,40c c c c -<-<,∴121212121212()(4)440c c c c y y c c c c c c ---=+--=>,12y y >,所以4y c c =+,c∈⎝为减函数,∴2b c ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭.例11.(2022·福建龙岩·高三期中)在ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,已知22sin sin sin sin B C A C -=.(1)证明:2B C =;(2)若A 是钝角,2a =,求ABC 面积的取值范围.【解析】(1)因为22sin sin sin sin B C A C -=,由正弦定理得22b c ac -=,由222cos 22a c b a c B ac c+--==,得2sin cos sin sin C B A C =-.所以()2sin cos sin sin C B B C C ⋅=+-,sin sin cos cos sin sin()C B C B C B C ∴=-=-,C B C ∴=-或()C B C π=--(舍去),2B C ∴=.(2)由条件得0202232C B C A C ππππ⎧<<⎪⎪⎪<=<⎨⎪⎪=->⎪⎩,解得06C π<<,sin sin a b A B= ,2B C =,2a =,2sin 2sin 22sin 2sin sin(3)sin 3B C C b A C Cπ∴===-.ABC ∴ 的面积in 12s S ab C =sin 2sin 2sin 3C CC ⋅=⋅=sin 2sin 2sin 2cos cos 2sin C CC C C C⋅⋅+=tan 2tan 2tan 2tan C C C C ⋅⋅+24tan 3tan C C=-43tan tan C C =-,06C π<<,0tan C ∴<又因为函数3y x x =-在⎛ ⎝⎭上单调递减,所以3tan tan C C ->所以103tan tan C C<<-403tan tan C C <<-0S ∴<<ABC面积的取值范围为⎛ ⎝⎭.例12.(2022·江苏·宝应中学高三阶段练习)在ABC 中,设角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,且满足()2a b b c +=.(1)求证:2C B =;(2)求4cos a b b B+的最小值.【解析】(1)证明:在ABC 中,由已知及余弦定理,得()2222cos a b b c a b ab C +==+-,即2cos b a b C =-,由正弦定理,得sin sin 2sin cos B A B C =-,又()πA B C =-+,故()sin sin 2sin cos sin cos cos sin 2sin cos B B C B C B C B C B C=+-=+-cos sin sin cos B C B C =-()sin C B =-.∵()0sin sin B C B <=-,∴0πC B C <-<<,∵()πB C B C +-=<,∴B C B =-,故2C B =.(2)由(1)2C B =得()30,πB C B +=∈,∴π0,3B ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,1cos ,12B ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,由(1)()12cos a b C =+,2C B =得()2522cos 1452cos 52cos 2cos cos cos cos B a b C B b B B B B +-+++===34cos 4cos B B =+≥当且仅当ππ0,63B ⎛⎫=∈ ⎪⎝⎭时等号成立,所以当π6B =时,4cos a b b B+的最小值为例13.(2022·江苏连云港·高三期中)在ABC 中,AB =4,AC =3.(1)若1cos 4C =-,求ABC 的面积;(2)若A =2B ,求BC 的长.【解析】(1)在ABC 中,设角A 、B 、C 所对的边分别为a ,b ,c .由余弦定理得2222cos AB AC BC AB BC C =+-⋅⋅,即21169234a a ⎛⎫=+-⨯⨯⨯- ⎪⎝⎭,得2a =或72a =-(舍),由1cos 4C =-,()0,C π∈,得sin C =所以ABC 的面积11sin 322244S ab C ==⨯⨯⨯=.(2)在ABC 中,由正弦定理得33sin sin sin 2sin 2sin cos sin a b a a A B B B B B B =⇒=⇒=⋅,所以6cos a B =.在ABC 中,再由余弦定理得2222169cos 224AB BC AC a B AB BC a+-+-==⋅⨯⨯,所以2169624a a a+-=⨯⨯,解得a =例14.(2022·浙江·绍兴鲁迅中学高三阶段练习)在锐角ABC 中,内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,且满足()22sin sin sin sin A B B A B -=+.(1)证明:2A B =.(2)求bc 的取值范围.【解析】(1)由()22sin sin sin sin A B B A B -=⋅+得22sin sin sin sin A B B C -=,由正弦定理得22a b bc-=故2222sin sin cos 2222sin b c a c bc c b C B A bc bc b B+----====,可得()2sin cos sin sin B A A B B =+-即()sin sin cos sin cos sin B A B B A A B =-=-,因为0,022A B ππ<<<<,所以B A B =-,即2A B =;(2)()sin sin sin sin sin sin 3sin3sin2cos cos2sin b B B B B c C B B B B B B π====-+()222sin 14cos 12sin cos 2cos 1sin B B B B B B ==-+-,在锐角ABC中,0202,cos 264032B A B B B C B ππππππ⎧<<⎪⎪⎪<=<⇒<<<⎨⎪⎪<=-<⎪⎩所以211,14cos 12b c B ⎛⎫=∈ ⎪-⎝⎭.。

《余弦定理》 讲义

《余弦定理》 讲义

《余弦定理》讲义一、引入在三角形中,我们常常需要求解边和角的关系。

除了大家熟悉的正弦定理,余弦定理也是一个非常重要的工具。

它能够帮助我们在已知三角形的某些边和角的情况下,求出其他未知的边和角。

二、余弦定理的内容对于任意三角形,若三边为 a、b、c,对应的三个角为 A、B、C,则有:\(a^2 = b^2 + c^2 2bc \cos A\)\(b^2 = a^2 + c^2 2ac \cos B\)\(c^2 = a^2 + b^2 2ab \cos C\)这就是余弦定理的表达式。

三、余弦定理的推导我们可以通过向量的方法来推导余弦定理。

假设三角形的三个顶点分别为 A、B、C,对应的向量分别为\(\overrightarrow{AB}\)、\(\overrightarrow{AC}\)。

\(\overrightarrow{AB}\)=\(\overrightarrow{B} \overrightarrow{A}\),\(\overrightarrow{AC}\)=\(\overrightarrow{C} \overrightarrow{A}\)\(\vert \overrightarrow{AB} \vert\)= c,\(\vert \overrightarrow{AC} \vert\)= b\(\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC}\)=\(\vert \overrightarrow{AB} \vert \vert \overrightarrow{AC} \vert \cos A\)\\begin{align}\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} &=(\overrightarrow{B} \overrightarrow{A})\cdot (\overrightarrow{C} \overrightarrow{A})\\&=\overrightarrow{B} \cdot \overrightarrow{C} \overrightarrow{A} \cdot \overrightarrow{C} \overrightarrow{B} \cdot \overrightarrow{A} +\overrightarrow{A} \cdot \overrightarrow{A}\\&=\vert \overrightarrow{B} \vert \vert \overrightarrow{C}\vert \cos (\pi A) \vert \overrightarrow{A} \vert \vert \overrightarrow{C} \vert \cos C \vert \overrightarrow{B} \vert \vert \overrightarrow{A} \vert \cos B +\vert \overrightarrow{A}\vert^2\\\end{align}\因为\(\vert \overrightarrow{A} \vert^2 = a^2\),\(\vert\overrightarrow{B} \vert^2 = b^2\),\(\vert \overrightarrow{C} \vert^2 = c^2\)所以\(bc \cos A =\frac{b^2 + c^2 a^2}{2}\)即\(a^2 = b^2 + c^2 2bc \cos A\)同理可证\(b^2 = a^2 + c^2 2ac \cos B\),\(c^2 = a^2 +b^2 2ab \cos C\)四、余弦定理的应用1、已知两边及其夹角,求第三边例如,在三角形 ABC 中,已知 a = 5,b = 7,角 C = 60°,求 c。

余弦定理用了两次的解三角形题目

余弦定理用了两次的解三角形题目

余弦定理用了两次的解三角形题目题目:深度解读余弦定理在解三角形题目中的应用随着数学知识的不断深入,我们将会遇到更加复杂的三角形解题问题。

其中,余弦定理的应用便是其中之一。

在本文中,我将带您深入探讨余弦定理在解三角形题目中的重要性和应用场景。

1. 余弦定理与解三角形问题余弦定理是解决三角形问题中不可或缺的一部分。

当我们需要求解一个三角形的边长或角度时,余弦定理往往会成为我们的得力工具。

而特别强调的是,余弦定理在解决三角形问题时,可能会被用到两次。

这便给了我们更多的思考和运用空间。

2. 问题引入举例来说,假设有一个三角形ABC,其中已知两边分别为a,b,以及它们之间的夹角C。

我们需要求解第三边c。

此时,我们就可以用到余弦定理。

根据余弦定理,我们可以得出以下公式:c² = a² + b² -2abcosC。

然而,当我们求解角度C时,同样也需要用到余弦定理。

这便是余弦定理在解三角形问题中被使用两次的典型案例。

3. 深度分析接下来,让我们深入分析这个问题。

当我们第一次使用余弦定理求解第三边c时,我们得到了一个具体的边长。

在求解角度C时,同样也需要用到余弦定理。

需要注意的是,这次使用余弦定理,我们会带入第一次得到的边长c作为已知条件。

这便是余弦定理在解三角形问题中被使用两次的精彩之处。

4. 个人观点在我的理解中,余弦定理在解三角形问题中的应用绝对不能被轻视。

它不仅为我们解决问题提供了便利,同时也展现了数学美妙的多样性。

而特别是当余弦定理被使用两次的时候,我们需要更加仔细地思考和审视。

这不仅提升了我们解题的技巧,同时也更加深入地理解了数学知识的精妙之处。

在本文中,我们深入探讨了余弦定理在解三角形题目中的应用。

通过从简到繁的方式,我带您领略了余弦定理的精彩之处。

希望本文可以帮助您更加深入地理解余弦定理的应用,也能为您在解题过程中提供一些启发和帮助。

余弦定理在数学中起着至关重要的作用。

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A O
P α
l B
A O
1
θ2
θθ
P
Q α
巧用“三余弦定理”解题
“三余弦定理”的内容:如图1,直线AO 是平面α 的斜线,AQ 是AO 在平面内的射影,直线AP 在平面α内.设21,,θθθ=∠=∠=∠QAP OAQ OAP ,有以下结论:
21cos cos cos θθθ⋅=.我们可以形象地把这个结
论称为“三余弦定理”,应用“三余弦定理”可以使我们
的很多立体几何问题的解决变得简单. 图1
应用“三余弦定理”解题的步骤如下:
1. 明确三线:平面内的直线(以下简称“内线”),平面的斜线和斜线在平面内的射影.
2. 明确三角:斜线与“内线”所成为θ,斜线与射影所成的角为1θ,射影与“内线”所成的角为2θ.
3. 定理运算.
例 1.如图2,已知AO 是平面α的一条斜线,OB ⊥α,B 是垂足,AP 是α内一直线,∠OAP=60o ,∠BAP=45o ,求斜线AO 与平面α所成的角.
分析:AP 是“内线”,AO 是斜线,AB 是射影,所以21,,θθθ=∠=∠=∠BAP OAB OAP ,直接利用“三
余弦定理”求解.解题过程略. 略解: 点评:斜线与平面所成的角即斜线与射影所成的角,明确了“三线”与“三角”,直接代定理求解.
图2 变式1:已知∠OAB=45o ,∠BAP=45o ,求直线AO 与AP 所成的角; 分析:同例1.
变式2:已知∠OAB=45o ,∠BAP=45o , l //AP , 求直线AO 与l 所成的角;
分析:因为l //AP ,直线AO 与AP 所成的角同AO 与l 所成的角相等.我们在解题时,只需要明确“三线”,这时l 是“内线”,AO 是斜线,AB 是射影,然后斜线 AO 与“内线”l 所成
为θ,斜线AO 与射影AB 所成的角为1θ,射影AB 与“内线”l 所成的角为2θ, 问题迎刃而解.
例2.如图3,在棱长为1正方体ABCD- A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别是B 1C 1和CC 1的中点,求异面直线A 1B 与EF 所成角的余弦值.
C 1
A
B C
D
A 1
B 1
D 1 F
E
P A
B
C
D
E
分析:直线BA 1是平面BCC 1B 1的斜线,BB 1是射影,EF 为“内线”,这样就明确是三线 , 再明确三角,然后定理计算即可.
解:由题意可知,直线BA 1是平面BCC1B1的斜线,
BB1是BA 1在平面内的射影,EF 为平面内的直线,
所以BA 1与EF 所成的角为θ,111θ=∠BC A ,EF 与BB 1所成的角为2θ 图3 又因为21cos cos cos θθθ⋅=,
451=θ,
452=θ, 所以2
1cos =
θ 即异面直线A 1B 与EF 所成角的余弦值为
2
1 点评:只要明确了“三线”,不管他们的位置怎样,斜线与“内线”所成为θ,斜线与射影所成的角为1θ,射影与“内线”所成的角为2θ,明确了“三角”,公式的应用水到渠成.
变式:若E 、F 是B 1C 1和CC 1上的点,满足EC 1=
3
1
,FC 1= 33,求异面直线A 1B 与EF 所成
角的余弦值.
分析:明确“三线”,直线BA 1是斜线,BB 1是射影,EF 为“内线”,然后按规则找出“三角”,
定理计算即可.
图4 图5
练习:1.如图4,S 是△ ABC 所在平面外一点,SA ,SB ,SC 两两垂直,求证: △ ABC 是锐角三角形
2.如图5,在四棱锥P-ABCD 中,底面ABCD 是一直角梯形, ∠BAD=90o ,AD//BC ,AB=BC=a,AD=2a,且PA ⊥底面ABCD ,PD 与底面成30o ,且AE ⊥PD ,E 为垂足,求异面直线AE 与CD 所成角的大小
“三余弦定理”是一个容易让人忽视的问题,可能有一些同学的记忆中几乎没有它的位置.但如果我们能够准确的理解这个定理,并巧用定理去解题,就会取得事半功倍的效果,提高解题的速度并最终取得理想的成绩.所以要深刻理解“三余弦定理”应用的几个典型的例题,然后举一反三,学以致用.
B
A
C
S。

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