专题一 三角恒等变换与解三角形
三角恒等变换与解三角形
三角恒等变换与解三角形三角恒等变换是解三角形问题中经常用到的重要工具。
在解三角形问题中,我们常常需要求解三角函数的值,而三角恒等变换则可以帮助我们将一个三角函数的值转换为其他三角函数的值,从而简化计算过程。
本文将介绍三角恒等变换的概念和常见的恒等变换公式,并结合实例讲解如何利用三角恒等变换解决实际问题。
一、三角恒等变换的概念三角恒等变换是指将一个三角函数的值转换为其他三角函数的值的变换过程。
在三角恒等变换中,我们利用三角函数的基本关系和性质,通过代数运算和恒等式的推导,将一个三角函数的表达式转换为其他三角函数的表达式。
三角恒等变换在解三角形问题中起到了重要的作用,可以帮助我们简化计算过程,提高解题效率。
二、常见的三角恒等变换公式1. 正弦函数的恒等变换正弦函数的恒等变换公式如下:sin(A ± B) = sinAcosB ± cosAsinBsin2A = 2sinAcosAsin(A + B)sin(A - B) = cos2B - cos2A这些恒等变换公式可以帮助我们将一个正弦函数的值转换为其他正弦函数的值,从而简化计算过程。
2. 余弦函数的恒等变换余弦函数的恒等变换公式如下:cos(A ± B) = cosAcosB ∓ sinAsinBcos2A = cos^2A - sin^2Acos(A + B)cos(A - B) = cos2A - sin2B利用这些恒等变换公式,我们可以将一个余弦函数的值转换为其他余弦函数的值,从而简化计算过程。
3. 正切函数的恒等变换正切函数的恒等变换公式如下:tan(A ± B) = (tanA ± tanB) / (1 ∓ tanAtanB)tan2A = (2tanA) / (1 - tan^2A)tan(A + B) = (tanA + tanB) / (1 - tanAtanB)这些恒等变换公式可以帮助我们将一个正切函数的值转换为其他正切函数的值,从而简化计算过程。
三角恒等变换与解三角形
三角恒等变换与解三角形三角恒等变换(Trigonometric Identities)是数学中重要的基本概念之一,它们在解三角形等相关问题中发挥着重要的作用。
在本文中,我们将探讨三角恒等变换的基本概念以及如何利用它们解决三角形的问题。
1. 引言三角恒等变换是指在三角函数之间的相等关系。
通过运用这些恒等变换,我们可以简化和变换三角函数的表达式,从而更容易解决与三角函数相关的问题。
2. 基本的三角恒等变换2.1 正弦函数的平方和余弦函数的平方等于1对于任意角θ,有sin^2θ + cos^2θ = 1。
这个恒等变换被称为三角函数的基本恒等变换,它表明正弦函数的平方与余弦函数的平方之和等于1。
2.2 余弦函数与正弦函数的互补关系对于任意角θ,有sin(π/2 - θ) = cosθ 和cos(π/2 - θ) = sinθ。
这表明余弦函数与正弦函数在π/2之间具有互补关系。
2.3 正切函数与余切函数的互补关系对于任意角θ,有tan(π/2 - θ) = cotθ 和cot(π/2 - θ) = tanθ。
这表明正切函数与余切函数在π/2之间具有互补关系。
3. 利用三角恒等变换解三角形利用三角恒等变换,我们可以简化和变换三角函数的表达式,从而解决与三角形相关的问题。
以下是一些常用的例子:3.1 例子1:已知一个角的正弦值,求解这个角的余弦值和正切值。
假设已知角θ的正弦值为sinθ = 3/5。
根据正弦函数的平方和余弦函数的平方等于1,我们可以得到cos^2θ = 1 - (sinθ)^2 = 1 - (3/5)^2 = 16/25。
因此,cosθ = ±4/5,取决于角θ的实际情况。
同样地,根据正切函数的定义,我们可以得到tanθ = sinθ/cosθ = (3/5)/ (±4/5) = 3/4。
3.2 例子2:已知一个角的余弦值,求解这个角的正弦值和余切值。
假设已知角θ的余弦值为cosθ = 4/5。
高考数学二轮复习考点知识与题型专题讲解19---三角恒等变换与解三角形
高考数学二轮复习考点知识与题型专题讲解第19讲 三角恒等变换与解三角形[考情分析] 1.三角恒等变换主要考查化简、求值,解三角形主要考查求边长、角度、面积等,三角恒等变换作为工具,将三角函数与三角形相结合考查求解最值、范围问题.2.三角恒等变换以选择题、填空题为主,解三角形以解答题为主,中等难度.考点一 三角恒等变换 核心提炼1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式(1)sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β;(2)cos(α±β)=cos αcos β∓sin αsin β;(3)tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β.2.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)sin 2α=2sin αcos α;(2)cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α;(3)tan 2α=2tan α1-tan 2α.例1 (1)(2022·新高考全国Ⅱ)若sin(α+β)+cos(α+β)=22cos ⎝⎛⎭⎫α+π4sin β,则() A .tan(α-β)=1B .tan(α+β)=1C .tan(α-β)=-1D .tan(α+β)=-1答案 C解析 由题意得sin αcos β+cos αsin β+cos αcos β-sin αsin β=22×22(cos α-sin α)sin β,整理,得sin αcos β-cos αsin β+cos αcos β+sin αsin β=0,即sin(α-β)+cos(α-β)=0,所以tan(α-β)=-1.(2)(2021·全国甲卷)若α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,tan 2α=cos α2-sin α,则tan α等于( ) A.1515 B.55 C.53 D.153答案 A解析 方法一因为tan 2α=sin 2αcos 2α=2sin αcos α1-2sin 2α, 且tan 2α=cos α2-sin α, 所以2sin αcos α1-2sin 2α=cos α2-sin α,解得sin α=14. 因为α∈⎝⎛⎭⎫0,π2, 所以cos α=154,tan α=sin αcos α=1515. 方法二 因为tan 2α=2tan α1-tan 2α=2sin αcos α1-sin 2αcos 2α=2sin αcos αcos 2α-sin 2α=2sin αcos α1-2sin 2α, 且tan 2α=cos α2-sin α, 所以2sin αcos α1-2sin 2α=cos α2-sin α,解得sin α=14. 因为α∈⎝⎛⎭⎫0,π2, 所以cos α=154,tan α=sin αcos α=1515. 规律方法 三角恒等变换的“4大策略”(1)常值代换:特别是“1”的代换,1=sin 2θ+cos 2θ=tan 45°等;(2)项的拆分与角的配凑:如sin 2α+2cos 2α=(sin 2α+cos 2α)+cos 2α,α=(α-β)+β等;(3)降幂与升幂:正用二倍角公式升幂,逆用二倍角公式降幂;(4)弦、切互化:一般是切化弦.跟踪演练1 (1)(多选)(2022·张家口模拟)已知sin θcos θ+3cos 2θ=cos θ+32,θ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,则θ等于( ) A.π3 B.π6 C.π12 D.π18答案 BD解析 sin θcos θ+3cos 2θ =12sin 2θ+3×1+cos 2θ2=cos ⎝⎛⎭⎫2θ-π6+32=cos θ+32, 故cos ⎝⎛⎭⎫2θ-π6=cos θ, 所以2θ-π6=θ+2k π或2θ-π6=-θ+2k π(k ∈Z ), 故θ=π6+2k π或θ=π18+2k π3(k ∈Z ). 又θ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,所以θ=π6或π18. (2)已知函数f (x )=sin x -2cos x ,设当x =θ时,f (x )取得最大值,则cos θ=________.答案 -255解析 f (x )=sin x -2cos x =5sin(x -φ),其中cos φ=55,sin φ=255, 则f (θ)=5sin(θ-φ)=5,因此θ-φ=π2+2k π,k ∈Z ,则cos θ=cos ⎝⎛⎭⎫φ+π2+2k π=-sin φ=-255. 考点二 正弦定理、余弦定理核心提炼1.正弦定理:在△ABC 中,a sin A =b sin B =c sin C=2R (R 为△ABC 的外接圆半径). 变形:a =2R sin A ,b =2R sin B ,c =2R sin C ,sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c 2R ,a ∶b ∶c =sin A ∶sin B ∶sin C 等.2.余弦定理:在△ABC 中,a 2=b 2+c 2-2bc cos A .变形:b 2+c 2-a 2=2bc cos A ,cos A =b 2+c 2-a 22bc . 3.三角形的面积公式:S =12ab sin C =12ac sin B =12bc sin A .例2 (1)(2022·济南模拟)若△ABC 的内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,已知b sin 2A =a sin B ,且c =2b ,则a b等于( ) A .3 B.13 C.33D. 3 答案 D解析 因为b sin 2A =a sin B ,所以2b sin A cos A =a sin B ,利用正弦定理可得2ab cos A =ab , 所以cos A =12,又c =2b , 所以cos A =b 2+c 2-a 22bc =b 2+4b 2-a 24b 2=12, 解得a b= 3.(2)(2022·全国乙卷)记△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知sin C sin(A -B )=sin B sin(C -A ).①证明:2a 2=b 2+c 2;②若a =5,cos A =2531,求△ABC 的周长. ①证明 方法一由sin C sin(A -B )=sin B sin(C -A ),可得sin C sin A cos B -sin C cos A sin B=sin B sin C cos A -sin B cos C sin A ,结合正弦定理a sin A =b sin B =c sin C, 可得ac cos B -bc cos A =bc cos A -ab cos C ,即ac cos B +ab cos C =2bc cos A (*).由余弦定理可得ac cos B =a 2+c 2-b 22, ab cos C =a 2+b 2-c 22,2bc cos A =b 2+c 2-a 2, 将上述三式代入(*)式整理,得2a 2=b 2+c 2.方法二 因为A +B +C =π,所以sin C sin(A -B )=sin(A +B )sin(A -B )=sin 2A cos 2B -cos 2A sin 2B=sin 2A (1-sin 2B )-(1-sin 2A )sin 2B=sin 2A -sin 2B ,同理有sin B sin(C -A )=sin(C +A )sin(C -A )=sin 2C -sin 2A .又sin C sin(A -B )=sin B sin(C -A ),所以sin 2A -sin 2B =sin 2C -sin 2A ,即2sin 2A =sin 2B +sin 2C ,故由正弦定理可得2a 2=b 2+c 2.②解 由①及a 2=b 2+c 2-2bc cos A 得,a 2=2bc cos A ,所以2bc =31.因为b 2+c 2=2a 2=50,所以(b +c )2=b 2+c 2+2bc =81,得b +c =9,所以△ABC 的周长l =a +b +c =14.规律方法 正、余弦定理的适用条件(1)“已知两角和一边”或“已知两边和其中一边的对角”应采用正弦定理.(2)“已知两边和这两边的夹角”或“已知三角形的三边”应采用余弦定理.注意:应用定理要注意“三统一”,即“统一角、统一函数、统一结构”.跟踪演练2 (1)在△ABC 中,若cos C =79,b cos A +a cos B =2,则△ABC 外接圆的面积为() A.49π8 B.81π8 C.81π49 D.81π32答案 D解析 根据正弦定理可知b =2R sin B ,a =2R sin A ,得2R sin B cos A +2R sin A cos B=2R sin(A +B )=2,因为sin(A +B )=sin(π-C )=sin C =1-cos 2C =429,所以R =928,所以△ABC 外接圆的面积S =πR 2=81π32.(2)(2022·衡水中学模拟)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且tan A tan B =2c -bb .①求角A 的大小;②若a =2,求△ABC 面积的最大值及此时边b ,c 的值.解 ①在△ABC 中,由正弦定理得,c =2R sin C ,b =2R sin B ,则tan A tan B =2c b -1=2sin C sin B -1,tan A tan B +1=2sin C sin B, 化简得cos A sin B +sin A cos B =2sin C cos A .即sin(A +B )=2sin C cos A ,∵A +B =π-C ,∴sin(A +B )=sin C ≠0,∴cos A =12, ∵0<A <π,∴A =π3. ②由余弦定理得a 2=b 2+c 2-2bc cos A ,又A =π3,∴b 2+c 2-bc =4, 又b 2+c 2≥2bc ,∴bc ≤4,则S △ABC =12bc sin A ≤12×4×32=3,当且仅当b =c =2时,等号成立, ∴△ABC 面积的最大值为3,此时b =2,c =2.考点三 解三角形的实际应用核心提炼解三角形应用题的常考类型(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求解.(2)实际问题经抽象概括后,已知量与未知量涉及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.例3 (1)滕王阁,位于江西省南昌市西北部沿江路赣江东岸,始建于唐朝永徽四年,因唐代诗人王勃的诗句“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色”而流芳后世.如图,小明同学为测量滕王阁的高度,在滕王阁的正东方向找到一座建筑物AB ,高为12 m ,在它们的地面上的点M (B ,M ,D 三点共线)测得楼顶A 、滕王阁顶部C 的仰角分别为15°和60°,在楼顶A 处测得滕王阁顶部C 的仰角为30°,则小明估算滕王阁的高度为(精确到1 m)()A .42 mB .45 mC .51 mD .57 m答案 D解析 由题意得,在Rt △ABM 中,AM =AB sin 15°, 在△ACM 中,∠CAM =30°+15°=45°,∠AMC =180°-15°-60°=105°,所以∠ACM =30°,由正弦定理得AM sin ∠ACM =CM sin ∠CAM, 所以CM =sin ∠CAM sin ∠ACM·AM =2AB sin 15°, 又sin 15°=sin(45°-30°) =22×32-22×12=6-24, 在Rt △CDM 中,CD =CM sin 60°=6AB 2sin 15°=1262×6-24=36+123≈57(m). (2)雷达是利用电磁波探测目标的电子设备,电磁波在大气中大致沿直线传播,受地球表面曲率的影响,雷达所能发现目标的最大直视距离L =(R +h 1)2-R 2+(R +h 2)2-R 2=2Rh 1+h 21+2Rh 2+h 22(如图),其中h 1为雷达天线架设高度,h 2为探测目标高度,R 为地球半径.考虑到电磁波的弯曲、折射等因素,R等效取8 490 km,故R远大于h1,h2.假设某探测目标高度为25 m,为保护航母的安全,须在直视距离412 km外探测到目标,并发出预警,则舰载预警机的巡航高度至少约为(参考数据:2×8.49≈4.12)()A.6 400 m B.8 100 mC.9 100 m D.1 000 m答案 C解析根据题意可知L=412 km,R=8 490 km,h2=0.025 km,因为L=(R+h1)2-R2+(R+h2)2-R2=2Rh1+h21+2Rh2+h22,即412=(8 490+h1)2-8 4902+(8 490+0.025)2-8 4902≈(8 490+h1)2-8 4902+20.6,解得h1≈9.02(km)≈9 100(m).所以舰载预警机的巡航高度至少约为9 100 m.规律方法解三角形实际问题的步骤跟踪演练3(1)如图,已知A,B,C,D四点在同一条直线上,且平面P AD与地面垂直,在山顶P点测得点A ,C ,D 的俯角分别为30°,60°,45°,并测得AB =200 m ,CD =100 m ,现欲沿直线AD 开通穿山隧道,则隧道BC 的长为()A .100(3+1)mB .200(3+1)mC .200 3 mD .100 3 m答案 C解析 由题意可知A =30°,D =45°,∠PCB =60°,所以∠PCD =120°,∠APC =90°,∠DPC =15°,因为sin 15°=sin(45°-30°) =22×32-22×12=6-24, 所以在△PCD 中,由正弦定理得CD sin ∠DPC =PC sin D, 即1006-24=PC 22, 解得PC =100(3+1)m ,所以在Rt △P AC 中,AC =2PC =200(3+1)m ,所以BC =AC -AB =2003(m).(2)如图是建党百年展览的展馆——国家博物馆.现欲测量博物馆正门柱楼顶部一点P 离地面的高度OP (点O 在柱楼底部).现分别从地面上的两点A ,B 测得点P 的仰角分别为30°,45°,且∠ABO =60°,AB =60 2 米,则OP 等于( )A.40米B.30米C.30 2 米D.30 3 米答案 C解析如图所示,设OP=h,由题意知∠OAP=30°,∠OBP=45°.在Rt△AOP中,OA=OPtan 30°=3h,在Rt△BOP中,OB=h.在△ABO中,由余弦定理,得OA2=AB2+OB2-2AB·OB cos 60°,代入数据计算得到h=302(米).即OP=302(米).专题强化练一、单项选择题1.(2021·全国甲卷)在△ABC中,已知B=120°,AC=19,AB=2,则BC等于() A.1 B. 2 C. 5 D.3答案 D解析 由余弦定理AC 2=AB 2+BC 2-2AB ·BC cos B ,得BC 2+2BC -15=0,解得BC =3或BC =-5(舍去).2.(2021·全国乙卷)cos 2π12-cos 25π12等于( ) A.12 B.33 C.22 D.32答案 D解析 cos 2π12-cos 25π12=1+cos π62-1+cos 5π62=1+322-1-322=32. 3.(2022·榆林模拟)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若△ABC 的面积为3154,b -c =1,cos A =14,则a 等于( ) A .10 B .3 C.10 D. 3答案 C解析 因为cos A =14,所以sin A =154, 又S △ABC =12bc sin A =158bc =3154, 所以bc =6,又b -c =1,可得b =3,c =2,所以a 2=b 2+c 2-2bc cos A =10,即a =10.4.已知cos α=55,sin(β-α)=-1010,α,β均为锐角,则β等于( ) A.π12B.π6C.π4D.π3答案 C解析 ∵α,β均为锐角,即α,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2, ∴β-α∈⎝⎛⎭⎫-π2,π2, ∴cos(β-α)=1-sin 2(β-α)=31010, 又sin α=1-cos 2α=255, ∴cos β=cos[(β-α)+α]=cos(β-α)cos α-sin(β-α)sin α =31010×55-⎝⎛⎭⎫-1010×255=22, 又β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴β=π4. 5.故宫是世界上现存规模最大、保存最为完整的木质结构古建筑群,故宫宫殿房檐设计恰好使北房在冬至前后阳光满屋,夏至前后屋檐遮阴.已知北京地区夏至前后正午太阳高度角约为75°,冬至前后正午太阳高度角约为30°.图1是顶部近似为正四棱锥、底部近似为正四棱柱的宫殿,图2是其示意图,则其出檐AB 的长度(单位:米)约为( )A .3米B .4米C .6(3-1)米D .3(3+1)米答案 C解析 如图,根据题意得∠ACB =15°,∠ACD =105°,∠ADC =30°,∠CAD =45°,CD =24米,所以∠CAD =45°,在△ACD 中,由正弦定理得CDsin ∠CAD =ACsin ∠ADC ,即24sin 45°=AC sin 30°,解得AC =122(米),在Rt △ACB 中,sin ∠ACB =AB AC ,即sin 15°=AB122,解得AB =122sin 15°=122sin(60°-45°)=122×⎝⎛⎭⎫32×22-12×22 =122×6-24=32(6-2)=6(3-1)米.6.(2022·济宁模拟)已知sin α-cos β=3cos α-3sin β,且sin(α+β)≠1,则sin(α-β)的值为() A .-35B.35C .-45D.45答案 C解析 由sin α-cos β=3cos α-3sin β得,sin α-3cos α=cos β-3sin β=sin ⎝⎛⎭⎫π2-β-3cos ⎝⎛⎭⎫π2-β,设f (x )=sin x -3cos x =10⎝⎛⎭⎫110sin x -310cos x=10sin(x -φ), 其中cos φ=110,sin φ=310,φ为锐角,已知条件即为f (α)=f ⎝⎛⎭⎫π2-β,所以π2-β=2k π+α,或π2-β-φ+α-φ=2k π+π,k ∈Z ,若π2-β=2k π+α,k ∈Z ,则α+β=-2k π+π2,k ∈Z ,sin(α+β)=sin π2=1与已知矛盾,所以π2-β-φ+α-φ=2k π+π,k ∈Z ,α-β=2k π+π2+2φ,k ∈Z ,则sin(α-β)=sin ⎝⎛⎭⎫2k π+π2+2φ =sin ⎝⎛⎭⎫π2+2φ=cos 2φ=2cos 2φ-1=-45.二、多项选择题7.(2022·张家口质检)下列命题中,正确的是( )A .在△ABC 中,若A >B ,则sin A >sin BB .在锐角△ABC 中,不等式sin A >cos B 恒成立C .在△ABC 中,若a cos A =b cos B ,则△ABC 是等腰直角三角形D .在△ABC 中,若B =π3,b 2=ac ,则△ABC 必是等边三角形 答案 ABD解析 对于A ,由A >B ,可得a >b ,利用正弦定理可得sin A >sin B ,正确;对于B ,在锐角△ABC 中,A ,B ∈⎝⎛⎭⎫0,π2, ∵A +B >π2, ∴π2>A >π2-B >0, ∴sin A >sin ⎝⎛⎭⎫π2-B =cos B ,因此不等式sin A >cos B 恒成立,正确;对于C ,在△ABC 中,a cos A =b cos B ,利用正弦定理可得sin A cos A =sin B cos B ,∴sin 2A =sin 2B ,∵A ,B ∈(0,π),∴2A =2B 或2A =π-2B ,∴A =B 或A +B =π2, ∴△ABC 是等腰三角形或直角三角形,错误;对于D ,由于B =π3,b 2=ac ,由余弦定理可得 b 2=ac =a 2+c 2-ac ,可得(a -c )2=0,解得a =c ,则A =C =B =π3, ∴△ABC 必是等边三角形,正确.8.函数f (x )=sin x (sin x +cos x )-12,若f (x 0)=3210,x 0∈⎝⎛⎭⎫0,π3,下列结论正确的是( ) A .f (x )=22sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4 B .直线x =π4是f (x )图象的一条对称轴C .f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π3上的最小值为-22D .cos 2x 0=210答案 AD解析 f (x )=sin 2x +sin x cos x -12 =1-cos 2x2+12sin 2x -12=12(sin 2x -cos 2x )=22sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4,故A 正确;当x =π4时,sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4=22,∴x =π4不是f (x )的对称轴,故B 错误;当x ∈⎝⎛⎭⎫0,π3时,2x -π4∈⎝⎛⎭⎫-π4,5π12,∴f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π3上单调递增,∴f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π3上无最小值,故C 错误;∵f (x 0)=3210,∴sin ⎝⎛⎭⎫2x 0-π4=35, 又2x 0-π4∈⎝⎛⎭⎫-π4,5π12, ∴cos ⎝⎛⎭⎫2x 0-π4=45, ∴cos 2x 0=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫2x 0-π4+π4 =22⎣⎡⎦⎤cos ⎝⎛⎭⎫2x 0-π4-sin ⎝⎛⎭⎫2x 0-π4=210, 故D 正确.三、填空题9.(2022·烟台模拟)若sin α=cos ⎝⎛⎭⎫α+π6,则tan 2α的值为________. 答案 3解析 由sin α=cos ⎝⎛⎭⎫α+π6, 可得sin α=cos αcos π6-sin αsin π6 =32cos α-12sin α,则tan α=33, tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×331-⎝⎛⎭⎫332= 3. 10.(2022·泰安模拟)已知sin ⎝⎛⎭⎫π3-α=14,则sin ⎝⎛⎭⎫π6-2α=________. 答案 -78解析 sin ⎝⎛⎭⎫π6-2α=sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫π3-α-π2 =-cos ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫π3-α =-⎣⎡⎦⎤1-2sin 2⎝⎛⎭⎫π3-α=-⎝⎛⎭⎫1-18=-78. 11.(2022·开封模拟)如图,某直径为55海里的圆形海域上有四个小岛,已知小岛B 与小岛C 相距5海里,cos ∠BAD =-45.则小岛B 与小岛D 之间的距离为________海里;小岛B ,C ,D 所形成的三角形海域BCD 的面积为________平方海里.答案 35 15解析 由圆的内接四边形对角互补,得cos ∠BCD =cos(π-∠BAD )=-cos ∠BAD=45>0, 又∠BCD 为锐角,所以sin ∠BCD =1-cos 2∠BCD =35, 在△BCD 中,由正弦定理得BD sin ∠BCD =BD 35=55,则BD =35(海里). 在△BCD 中,由余弦定理得 (35)2=CD 2+52-2×CD ×5×45, 整理得CD 2-8CD -20=0,解得CD =10(负根舍去).所以S △BCD =12×10×5×35=15(平方海里). 12.(2022·汝州模拟)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,a =2,cos 2C =cos 2A +4sin 2B ,则△ABC 面积的最大值为________.答案23解析 由cos 2C =cos 2A +4sin 2B 得,1-2sin 2C =1-2sin 2A +4sin 2B ,即sin 2A =sin 2C +2sin 2B ,由正弦定理得a 2=c 2+2b 2=4,由余弦定理得a 2=b 2+c 2-2bc cos A =4,∴c 2+2b 2=b 2+c 2-2bc cos A ,即cos A =-b 2c<0, ∵A ∈(0,π),∴sin A =1-b 24c 2, ∴S △ABC =12bc sin A =12b 2c 2⎝⎛⎭⎫1-b 24c 2 =12b 2c 2-14b 4, ∵c 2+2b 2=4,∴c 2=4-2b 2,∴S △ABC =12b 2(4-2b 2)-14b 4 =12-94b 4+4b 2, 则当b 2=89时, ⎝⎛⎭⎫-94b 4+4b 2max =-94×6481+4×89=169, ∴(S △ABC )max =12×43=23. 四、解答题13.(2022·新高考全国Ⅱ)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S 1,S 2,S 3.已知S 1-S 2+S 3=32,sin B =13. (1)求△ABC 的面积;(2)若sin A sin C =23,求b . 解 (1)由S 1-S 2+S 3=32, 得34(a 2-b 2+c 2)=32, 即a 2-b 2+c 2=2,又a 2-b 2+c 2=2ac cos B ,所以ac cos B =1.由sin B =13, 得cos B =223或cos B =-223(舍去), 所以ac =322=324, 则△ABC 的面积S =12ac sin B =12×324×13=28. (2)由sin A sin C =23,ac =324及正弦定理知 b 2sin 2B =ac sin A sin C =32423=94, 即b 2=94×19=14,得b =12. 14.(2022·抚顺模拟)在①(2c -a )sin C =(b 2+c 2-a 2)sin B b ;②cos 2A -C 2-cos A cos C =34;③3c b cos A=tan A +tan B 这三个条件中,任选一个,补充在下面问题中,问题:在△ABC 中,a ,b ,c 分别为角A ,B ,C 所对的边,b =23,________.(1)求角B ;(2)求2a -c 的取值范围.解 (1)选择①:∵(2c -a )sin C =(b 2+c 2-a 2)sin B b, ∴由正弦定理可得(2c -a )c =b 2+c 2-a 2=2bc cos A ,∴2c -a =2b cos A ,可得cos A =2c -a 2b, ∴由余弦定理可得cos A =2c -a 2b =b 2+c 2-a 22bc , 整理可得c 2+a 2-b 2=ac ,∴cos B =c 2+a 2-b 22ac =ac 2ac =12, ∵B ∈(0,π),∴B =π3. 选择②:∵cos 2A -C 2-cos A cos C =1+cos (A -C )2-cos A cos C =1-cos A cos C +sin A sin C 2=1-cos (A +C )2=34, ∴cos(A +C )=-12, ∴cos B =-cos(A +C )=12, 又∵B ∈(0,π),∴B =π3. 选择③: 由正弦定理可得3c b cos A =3sin C sin B cos A,又tan A +tan B =sin A cos A +sin Bcos B=sin A cos B +cos A sin Bcos A cos B =sin Ccos A cos B , 由3cb cos A =tan A +tan B , 可得3sin Csin B cos A =sin Ccos A cos B ,∵sin C >0,∴tan B =3, ∵B ∈(0,π),∴B =π3.(2)在△ABC 中,由(1)及b =23, 得b sin B =a sin A =c sin C =2332=4,故a =4sin A ,c =4sin C ,2a -c =8sin A -4sin C=8sin A -4sin ⎝⎛⎭⎫2π3-A=8sin A -23cos A -2sin A =6sin A -23cos A=43sin ⎝⎛⎭⎫A -π6,∵0<A <2π3,则-π6<A -π6<π2,-12<sin ⎝⎛⎭⎫A -π6<1,-23<43sin ⎝⎛⎭⎫A -π6<43﹒∴2a -c 的取值范围为()-23,43.。
三角恒等变换与解三角形
三角恒等变换与解三角形三角恒等变换是解决三角形相关问题中常用的工具。
通过利用三角函数之间的关系,可以在一些情况下简化问题的求解,或者将复杂的三角形相关问题转化为更简单的形式。
本文将介绍一些常见的三角恒等变换,并结合实例说明其在解三角形问题中的应用。
1. 正弦定理正弦定理是三角形中常用的定理之一,用于求解三角形的边或角。
假设有一个三角形ABC,边长分别为a、b、c,对应的内角为A、B、C,正弦定理的数学表达式为:```a/sinA = b/sinB = c/sinC```其中,等式两边都表示边与对应角的正弦值的比例关系。
举例:已知三角形的两边a、b和它们夹角C,求第三边c。
根据正弦定理可得```c/sinC = a/sinA = b/sinB```通过这个等式可以解出c的值,进而求得整个三角形的相关信息。
2. 余弦定理余弦定理也是解决三角形问题时常用的定理之一,可以用于求解三角形的边或角。
假设有一个三角形ABC,边长分别为a、b、c,对应的内角为A、B、C,余弦定理的数学表达式为:```c^2 = a^2 + b^2 - 2*a*b*cosC```其中,等式右侧表示边长和夹角的余弦值的比例关系。
举例:已知三角形的两边a、b和它们的夹角C,求第三边c。
根据余弦定理可得```c^2 = a^2 + b^2 - 2*a*b*cosC```通过解这个方程可以求得c的值。
3. 正切定理正切定理是利用正切函数关系来解决三角形问题的定理,可以用于求解三角形的边或角。
假设有一个三角形ABC,边长分别为a、b,对应的内角为A、B,正切定理的数学表达式为:```tanA = (b*sinA)/(a - b*cosA)```其中,等式右侧表示两个边长度和夹角的正切值的比例关系。
举例:已知三角形的一边a和它的内角A,求另一边b。
根据正切定理可得```tanA = (b*sinA)/(a - b*cosA)```通过这个等式可以解出b的值。
三角恒等变换与解三角形专题
12 3 x-2 + ,x∈R. 2
因为 sin x∈[-1,1], 1 3 所以,当 sin x=2时,f(x)取最大值2; 当 sin x=-1 时,f(x)取最小值-3. 所以函数
3 f(x)的值域为-3,2.
考 点 核 心 突 破
训 练 高 效 提 能
菜
单
高考专题辅导与训练· 数学(理科)
训 练 高 效 提 能
菜
单
高考专题辅导与训练· 数学(理科)
第一部分 量
基 础 要 点 整 合
专题二
三角函数与平面向
解 题 规 范 流 程
【考点集训】
3 1. (2013· 日照一模)已知 sin α=5, 且 α 为第二象限角, 则 tan α 的值为________.
解析 因为 α 为第二象限角, 4 sin α 3 所以 cos α=- ,tan α= =- . 5 cos α 4
菜 单
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高考专题辅导与训练· 数学(理科)
第一部分 量
基 础 要 点 整 合
专题二
三角函数与平面向
解 题 规 范 流 程
【考点集训】
1 5 3.(2013· 汕头模拟)已知 tan α=-3,cos β= 5 ,α, β∈(0,π). (1)求 tan(α+β)的值; (2)求函数 f(x)= 2sin(x-α)+cos(x+β)的最大值.
第一部分 量
基 础 要 点 整 合
专题二
三角函数与平面向
解 题 规 范 流 程
1 (2)因为 tan α=-3,α∈(0,π), 1 3 所以 sin α= ,cos α=- , 10 10 3 5 5 5 2 5 f(x)=- 5 sin x- 5 cos x+ 5 cos x- 5 sin x =- 5sin x,
高考数学二轮复习专题篇素养提升 专题1三角函数三角恒等变换与解三角形第2讲三角恒等变换与解三角形文理
②由 f(x)=12sin2x-π6= 63,
得 sin2x-π6= 33,
∵x∈0,π4,∴-π6≤2x-π6≤π3,
∴cos2x-π6=
6 3.
∴cos 2x=cos2x-π6+π6 =cos2x-π6× 23-sin2x-π6×21 = 36× 23- 33×12= 22- 63.
三角恒等变换的“四大策略” (1)常值代换:特别是“1”的代换, 1=sin2θ+cos2θ=tan 45°等. (2)项的拆分与角的配凑: 如sin2α+2cos2α=(sin2α+cos2α)+cos2α,α=(α-β)+β等. (3)降次与升次:正用二倍角公式升次,逆用二倍角公式降次. (4)弦、切互化:一般是切化弦.
分值 10 12 10
年份 卷别 Ⅰ卷
2019 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷
2018 Ⅱ卷 Ⅲ卷
题号
考查角度
分值
17 正余弦定理
12
二倍角公式、基本关系式、余弦定理、
15
5
三角形面积公式
18
正余弦定理、三角形面积公式
12
17
正余弦定理、解三角形
12
二倍角、辅助角公式、基本关系式、
10、15 和的正弦公式、余弦定理
10°=
典例1
A.34
(1)(2020·全国Ⅱ卷模拟)cos2 40°+2sin 35°sin 55°sin
( A)
B.14
C.12+
3 2
D.3
3 4
(2)(2020·宜宾模拟)已知 α∈0,π2,且 3sin2α-5cos2α+sin 2α=0,则
sin 2α+cos 2α=
( A)
A.1
B.-2137
三角函数-三角恒等变换及其解三角形知识点总结理科
三角函数三角恒等变换知识点总结一、角的概念和弧度制:(1)在直角坐标系内讨论角:角的顶点在原点,始边在轴的正半轴上,角的终边在第几象限,就说过角是第几象x 限的角。
若角的终边在坐标轴上,就说这个角不属于任何象限,它叫象限界角。
(2)①与角终边相同的角的集合:},2|{},360|{0Z k k Z k k或与角终边在同一条直线上的角的集合:;与角终边关于轴对称的角的集合:;x 与角终边关于轴对称的角的集合:;y 与角终边关于轴对称的角的集合:;x y②一些特殊角集合的表示:终边在坐标轴上角的集合:;终边在一、三象限的平分线上角的集合:;终边在二、四象限的平分线上角的集合:;终边在四个象限的平分线上角的集合:;(3)区间角的表示:①象限角:第一象限角:;第三象限角:;第一、三象限角:;②写出图中所表示的区间角:(4)正确理解角:要正确理解“间的角”=;oo90~0“第一象限的角”= ;“锐角”= ;“小于的角”= ;o90(5)由的终边所在的象限,通过来判断所在的象限,通过2来判断所在的象限3(6)弧度制:正角的弧度数为正数,负角的弧度数为负数,零角的弧度数为零;任一已知角的弧度数的绝对值,其中为以角作为圆心角时所对圆rl ||l 弧的长,为圆的半径。
注意钟表指针所转过的角是负角。
r (7)弧长公式:;半径公式:;xyOxyO扇形面积公式:;二、任意角的三角函数:(1)任意角的三角函数定义:以角的顶点为坐标原点,始边为轴正半轴建立直角坐标系,在角的终边上任取x 一个异于原点的点,点到原点的距离记为,则;),(y x P P r sincos;;tan 如:角的终边上一点,则。
注意r>0)3,(a a sin2cos (2)在图中画出角的正弦线、余弦线、正切线;x yOa x y Oa xy Oa yOa比较,,,的大小关系:。
)2,0(xx sin x tan x (3)特殊角的三角函数值:643223sin costan三、同角三角函数的关系与诱导公式:(1)同角三角函数的关系作用:已知某角的一个三角函数值,求它的其余各三角函数值。
解答题:三角函数、三角恒等变换与解三角形(6大题型)(解析版)
解答题:三角函数、三角恒等变换与解三角形目录题型一三角恒等变换与三角函数 1题型二正余弦定理解三角形的边与角 3题型三利用正弦定理求三角形外接圆 6题型四解三角形中边长或周长的最值范围 8题型五解三角形中面积的最值范围 10题型六三角形的角平分线、中线、垂线 13必刷大题 16三角恒等变换与三角函数大题典例1.(24-25高三上·河南·月考)已知向量m =(cos x +sin x ,3sin x ),n=(cos x -sin x ,2cos x ),函数g (x )=m ⋅n .(1)求g (x )的最小正周期;(2)若函数f (x )=g (x )-a 在区间0,π2上恰有两个零点,求实数a 的取值范围.【答案】(1)π;(2)[1,2).【解析】(1)g (x )=m ⋅n =cos 2x -sin 2x +23sin x cos x ,=cos2x +3sin2x =2sin 2x +π6∴g (x )的最小正周期T =2π2=π;(2)由题知g (x )=a 在区间0,π2上恰有两个不同的实数根,即函数g (x )在区间0,π2上的图象与直线y =a 恰有两个交点,令u =2x +π6,∵x ∈0,π2 ,∴u ∈π6,7π6 ,作出y =2sin u u ∈π6,7π6的图象与直线y =a ,如图.由图知,当1≤a <2时,y =2sin u u ∈π6,7π6的图象与直线y =a 有两个交点,∴实数a 的取值范围为[1,2).解法指导此类题型考察恒等变形和三角函数函数性质,涉及到三角恒等变形的公式比较多。
1、首先要通过降幂公式降幂,二倍角公式化角:(1)二倍角公式:sin 2α=2sin αcos α(S 2α);cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α(C 2α)(2)降幂公式:cos 2α=1+cos2α2,sin 2α=1-cos2α2,2、再通过辅助角公式“化一”,化为y =A sin (ωx +φ)+B3、辅助角公式:a sin α+b cos α=a 2+b 2sin (α+φ),其中tan φ=ba.4、最后利用三角函数图象和性质,求解计算:一般将ωx +ϕ看做一个整体,利用换元法和数形结合的思想解题。
三角恒等变换与解三角形
α 3 1 = ,解得 tan α=- ,故 7 α 4
cos
2π
-α= 4
2
1+sin 2α 1 = = +sin αcos α,其中 2 2
sin αcos α tan α 7 1 sin αcos α= 2 = =- ,故 +sin αcos α= 50 2 sin α+cos2α tan2α+1 9 . 25
栏目 导引
专题二
三角函数与解三角形
3. 要测量电视塔 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________.
栏目 导引
专题二
三角函数与解三角形
解析:如图,设电视塔 AB 高为 x m,则在 Rt△ABC 中,由∠ACB=45° ,得 BC=x. 在 Rt△ADB 中,∠ADB=30° , 则 BD= 3x. 在△BDC 中,由余弦定理得, BD2=BC2+CD2-2BC· CD· cos 120° , 即( 3x)2=x2+402-2· x· 40· cos 120° , 解得 x=40,所以电视塔高为 40 m.
栏目 导引
专题二
三角函数与解三角形
与解三角形有关的交汇问题的关注点 (1)根据条件恰当选择正弦、余弦定理完成边角互化. (2)结合内角和定理、 面积公式等, 灵活运用三角恒等变换公式.
栏目 导引
专题二
三角函数与解三角形
[对点训练] 1.(2018· 沈阳质量检测(一))在△ABC 中,角 A,B,C 所对的 A 2 5 → → 边分别为 a,b,c,且 cos = ,AB·AC=3,则△ABC 的 2 5 面积为________.
第2讲 三角恒等变换与解三角形
栏目索引
sin α 5 2 2 5 5 高考导航 所以sin α= 5 ,cos α= ,则cos α =cos αcos 4 +sin αsin = × 5 2 4 4 5
解析
(1)因为α∈ 0, ,且tan α= =2,所以sin α=2cos α,又sin2α+cos2α=1, cos α 2
栏目索引
高考导航
第 2讲
三角恒等变换与解三角形
考情分析
栏目索引
考情分析
高考导航
总纲目录
栏目索引
总纲目录
考点一 三角恒等变换及求值
高考导航
考点二 考点三 考点四
正、余弦定理在解三角形中的应用(高频考点) 正、余弦定理的实际应用 与解三角形有关的创新交汇问题
考点聚焦
栏目索引
考点一 三角恒等变换及求值
在△ABC中,
2.余弦定理及其变形 在△ABC中,a2=b2+c2-2bccos A;
b2 c2 a 2 变形:cos A= . 2bc
3.三角形面积公式
S△ABC= absin C= bcsin A= acsin B.
1 2 1 2 1 2
考点聚焦
栏目索引
典型例题
(1)(2017课标全国Ⅱ,16,5分)△ABC的内角A,B,C的对边分别 高考导航 为a,b,c,若2bcos B=acos C+ccos A,则B= 已知sin A+ 3 cos A=0,a=2 7 ,b=2. ①求c; ②设D为BC边上一点,且AD⊥AC,求△ABD的面积. . (2)(2017课标全国Ⅲ理,17,12分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.
三角恒等变换与解三角形
失分警示]1.同角关系应用错误:利用同角三角函数的平方关系开方时,忽略判断角所在的象限或判断出错,导致三角函数符号错误.2.诱导公式的应用错误:利用诱导公式时,三角函数名变换出错或三角函数值的符号出错.3.忽视解的多种情况如已知a ,b 和A ,应先用正弦定理求B ,由A +B +C =π,求C ,再由正弦定理或余弦定理求边c ,但解可能有多种情况.4.忽略角的范围应用正、余弦定理求解边、角等量的最值(范围)时,要注意角的范围. 5.忽视解的实际意义求解实际问题,要注意解得的结果要与实际相吻合.考点三角恒等变换典例示法 题型1 求角典例1 中山模拟]已知cos(2α-β)=-1114,sin(α-2β)=437,0<β<π4<α<π2,则α+β=________.解答此类问题的关键是结合已知条件,求出相应角的三角函数值,然后根据角的范围确定角的具体取值.题型2 求值典例2 安徽合肥质检]已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+α·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3-α=-14,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,π2. (1)求sin2α的值;(2)求tanα-1tanα的值.化简常用的方法技巧(1)化简常用方法:①直接应用公式,包括公式的正用、逆用和变形用;②切化弦、异名化同名、异角化同角等.(2)化简常用技巧:①注意特殊角的三角函数与特殊值的互化;②注意利用角与角之间的隐含关系,如2α=(α+β)+(α-β),θ=(θ-φ)+φ等;③注意利用“1”的恒等变形,如tan45°=1,sin2α+cos2α=1等.考点正、余弦定理典例示法题型1应用正、余弦定理求边、角典例3淄博模拟]已知a,b,c分别为△ABC的内角A,B,C的对边,且a cos C +3a sin C-b-c=0.(1)求A;(2)若a=2,求△ABC面积的最大值.解三角形问题,多为边和角的求值问题,这就需要根据正、余弦定理结合已知条件灵活转化边和角之间的关系,从而达到解决问题的目的.其基本步骤是:第一步:定条件即确定三角形中的已知和所求,在图形中标出来,然后确定转化的方向. 第二步:定工具即根据条件和所求合理选择转化的工具,实施边角之间的互化. 第三步:求结果. 题型2 判断三角形的形状典例4 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 .不确定利用正、余弦定理判定三角形形状的两种思路(1)“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.(2)“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.题型3 求有关三角形的面积典例5 2014·浙江高考]在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知a ≠b ,c =3,cos 2A -cos 2B =3sin A cos A -3sin B cos B .(1)求角C 的大小;(2)若sin A =45,求△ABC 的面积.与三角形面积有关问题的常见类型及解题策略(1)求三角形的面积.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含哪个角的公式.(2)已知三角形的面积解三角形.与面积有关的问题,一般要利用正弦定理或余弦定理进行边和角的互化.考点正、余弦定理的实际应用典例示法典例6如图,游客从某旅游景区的景点A处下山至C处有两种路径.一种是从A沿直线步行到C,另一种是先从A沿索道乘缆车到B,然后从B沿直线步行到C.现有甲、乙两位游客从A处下山,甲沿AC匀速步行,速度为50 m/min.在甲出发2 min后,乙从A乘缆车到B,在B处停留1 min后,再从B匀速步行到C.假设缆车匀速直线运动的速度为130 m/min,山路AC长为1260 m,经测量,cos A=1213,cos C=35.(1)求索道AB的长;(2)问乙出发多少分钟后,乙在缆车上与甲的距离最短?(3)为使两位游客在C处互相等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在什么范围内?.1.解三角形应用题的常见情况及方法(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.2.解三角形应用题的一般步骤针对训练2015·湖北高考]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.全国卷高考真题调研]1.全国卷Ⅱ]若cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=35,则sin2α=( )A.725 B.15 C .-15 D .-7253.2015·全国卷Ⅰ]在平面四边形ABCD 中,∠A =∠B =∠C =75°,BC =2,则AB 的取值范围是________.4.浙江高考]已知2cos 2x +sin2x =A sin(ωx +φ)+b (A >0),则A =________,b =________.5.2015·广东高考]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 =________.6.2014·山东高考]设f (x )=sin x cos x -cos 2⎝⎛⎭⎪⎫x +π4.(1)求f (x )的单调区间;(2)在锐角△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若f ⎝ ⎛⎭⎪⎫A 2=0,a =1,求△ABC面积的最大值.一、选择题1.合肥质检]sin18°sin78°-cos162°cos78°=( ) A .-32 B .-12 C.32 D.122.广西质检]已知π2<α<π,3sin2α=2cos α,则cos(α-π)等于( ) A.23 B.64 C.223 D.326。
常考问题三角恒等变换与解三角形
知识与方法
热点与突破
审题与答题
热点与突破 热点一 三角变换及应用 【例 1】 (1)已知 0<β<π2<α<π,且 cosα-β2=-19,sinα2-β=23,
求 cos(α+β)的值; (2)已知 α,β∈(0,π),且 tan(α-β)=12,tan β=-17,求 2α-β 的值.
知识与方法
A,所以
tan
A=
33,
因为 0<A<23π,所以 A=6π,C=π2.
法二 由已知,得 A+C=2B,又 A+B+C=π,所以 B=3π,又由
sin C=2sin A,得 c=2a,所以 b2=a2+4a2-2a·2acosπ3=3a2,c2
=a2+b2,即△ABC 为直角三角形,所以 C=2π,A=23π-2π=π6.
热点与突破
审题与答题
x2=ACcos∠CAD=10 13cos(45°-θ)=30. y2=ACsin∠CAD=10 13sin(45°-θ)=20. 所以过点 B,C 的直线 l 的斜率为 k=2, 故直线 l 的方程为 y=2x-40. 又点 E(0,-55)到直线 l 的距离为 d=|0+515+-440|=3 5<7. 所以船会进入警戒水域.
知识与方法
热点与突破
审题与答题
[规律方法] 求解此类问题,一要注意从问题的不断转化中寻求解
题的突破口,如求A→B·A→C,需要求出 bc,由三角形的面积及 cos A,
可求出 sin A,二要注意求解本题第(2)问时,应该结合第(1)问中的 结论.
知识与方法
热点与突破
审题与答题
【训练 2】 (2013·山东卷)设△ABC 的内角 A,B,C 所对的边分别 为 a,b,c,且 a+c=6,b=2,cos B=79. (1)求 a,c 的值; (2)求 sin(A-B)的值. 解 (1)由余弦定理,得 cos B=a2+2ca2c-b2=a2+2ac2c-4=79,即 a2+c2-4=194ac. ∴(a+c)2-2ac-4=194ac,∴ac=9. 由aa+ c=c= 9,6, 得 a=c=3.
三角恒等变换和解三角形公式
三角恒等变换和解三角形公式三角恒等变换是指一类等式或恒等式,可以通过它们来简化或转换三角函数表达式。
这些变换可以帮助我们解决三角函数问题,并简化复杂的三角表达式。
解三角形公式是用来计算三角形各个角度和边长的公式。
下面将详细介绍三角恒等变换和解三角形公式。
一、三角恒等变换1.正弦、余弦和正切的基本恒等变换:(1) $\sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1$,这个等式被称为三角恒等式的基本等式,它适用于所有角度。
(2) $1 + \tan^2 \theta = \sec^2 \theta$,也是三角函数的基本恒等变换。
2.余弦、正切和余切的基本恒等变换:(1) $1 + \cot^2 \theta = \csc^2 \theta$,也是三角函数的基本恒等变换。
3.正弦和余弦的互补恒等变换:(1) $\sin(\frac{\pi}{2} - \theta) = \cos \theta$(2) $\cos(\frac{\pi}{2} - \theta) = \sin \theta$这两个恒等变换表明,两个角度的正弦和余弦互为相反数。
4.正切和余切的互补恒等变换:(1) $\tan(\frac{\pi}{2} - \theta) = \cot \theta$(2) $\cot(\frac{\pi}{2} - \theta) = \tan \theta$这两个恒等变换表明,两个角度的正切和余切互为倒数。
5.其他常用的三角恒等变换:(1) $\sin(-\theta) = -\sin \theta$(2) $\cos(-\theta) = \cos \theta$(3) $\tan(-\theta) = -\tan \theta$这些变换表明,正弦、余弦和正切函数在角度取相反数时会发生改变。
1.解直角三角形:(1)已知两个直角三角形的边长求第三边:- 斜边长:$c = \sqrt{a^2 + b^2}$- 一边长和斜边长:$b = \sqrt{c^2 - a^2}$或$a = \sqrt{c^2 -b^2}$(2)已知一个直角三角形的边长和一个角度,求其他边长和角度:- 正弦定理:$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} =\frac{c}{\sin C}$- 余弦定理:$c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cos C$2.解一般三角形:(1)已知三个角度的和为180度- 内角和公式:$A + B + C = 180^\circ$(2)已知一个三角形的边长和一个角度,求其他边长和角度:- 正弦定理:$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} =\frac{c}{\sin C}$- 余弦定理:$a^2 = b^2 + c^2 - 2bc \cos A$总结:三角恒等变换是一类等式或恒等式,可以用来简化或转换三角函数表达式,包括正弦、余弦和正切的基本恒等变换、余弦、正切和余切的基本恒等变换、正弦和余弦的互补恒等变换、正切和余切的互补恒等变换,以及其他常用的变换。
三角恒等变换与解三角形
三角恒等变换与解三角形三角恒等变换是解三角形中常用的方法之一。
通过利用三角函数之间的关系,可以简化复杂的三角形问题,从而解决解题难题。
本文将介绍常见的三角恒等变换,并结合实例来说明其在解三角形问题中的应用。
一、三角恒等变换的定义三角恒等变换指的是一些等式或关系式,通过其变换可以得到与原三角函数等价的另一种表达式。
这些变换可以方便我们在求解三角形问题时进行化简和变形。
下面将介绍几种常见的三角恒等变换:1. 余弦定理余弦定理是三角形中常用的恒等变换之一,可以用来求解三角形的边长或角度。
余弦定理表达式如下:\[c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cos(C)\]其中,\(a\)、\(b\)、\(c\)表示三角形的边长,\(C\)表示夹角\(c\)的对应角。
2. 正弦定理正弦定理也是解三角形问题中常用的恒等变换。
正弦定理表达式如下:\[\frac{a}{\sin(A)} = \frac{b}{\sin(B)} = \frac{c}{\sin(C)}\]其中,\(a\)、\(b\)、\(c\)表示三角形的边长,\(A\)、\(B\)、\(C\)表示三角形的对应角度。
3. 余角恒等变换余角恒等变换可以将三角函数中的一个角的正弦、余弦、正切、余切等函数转化为另一个角的相应三角函数表达式。
例如,\(sin(\pi -\theta) = sin\theta\)、\(cos(\pi - \theta) = -cos\theta\)等。
二、三角恒等变换在解三角形中的应用三角恒等变换在解三角形问题中是十分有用的。
通过对已知条件进行恒等变换,可以从中发现一些隐藏的关系,从而简化问题。
例如,已知三角形的两边和一夹角,可以使用余弦定理求解第三边的长度。
而当已知三角形的两边和三个角度之一时,可以使用正弦定理求解三角形的三个角度。
通过利用三角恒等变换,可以将复杂的计算问题转化为简单的代数计算,进而解决三角形问题。
下面通过一个具体的例子来说明三角恒等变换在解三角形中的应用。
板块2 核心考点突破拿高分 专题1 第2讲 三角恒等变换与解三角形(小题)
√A.a=2b
B.b=2a
C.A=2B
D.B=2A
解析 ∵等式右边=sin Acos C+(sin Acos C+cos Asin C)=sin Acos C+sin(A+C) =sin Acos C+sin B, 等式左边=sin B+2sin Bcos C, ∴sin B+2sin Bcos C=sin Acos C+sin B. 由cos C>0,得sin A=2sin B. 根据正弦定理,得a=2b.
√ A.α+β=π2
B.α-β=π4
C.αan
α=1-cossin2β2β=cos2β+csoisn22ββ--s2insi2nβ
βcos
β=cos
β+sin βcos cos β-sin
β-sin β2
β
=cos cos
β+sin β-sin
ββ=11+ -ttaann
例 3 (1)某游轮在 A 处看灯塔 B 在 A 的北偏东 75°的方向上,距 A 12 6 海里处,
灯塔 C 在 A 的北偏西 30°的方向上,距 A 8 3 海里处,游轮由 A 处向正北方向航行
到 D 处时再看灯塔 B 在南偏东 60°的方向上,则此时灯塔 C 与游轮的距离为
A.20 海里
√B.8 3 海里
ββ=tanπ4+β,
又因为 α∈0,π2,β∈0,π2, 所以 α=π4+β,即 α-β=π4.
热点二 利用正弦、余弦定理解三角形
1.正弦定理:在△ABC 中,sina A=sinb B=sinc C=2R(R 为△ABC 的外接圆半径). 变形:a=2Rsin A,b=2Rsin B,c=2Rsin C,sin A=2aR,sin B=2bR,sin C=2cR, a∶b∶c=sin A∶sin B∶sin C等.
三角恒等变换与解三角形 Word版含解析
3.3三角恒等变换与解三角形命题角度1利用正弦定理和余弦定理解三角形高考真题体验·对方向1.(2018全国Ⅰ·17)在平面四边形ABCD中,∠ADC=90°,∠A=45°,AB=2,BD=5.(1)求cos∠ADB;DC=2,求BC.解(1)在△ABD中,由正弦定理得.由题设知,,所以sin∠ADB=.由题设知,∠ADB<90°,所以cos∠ADB=.(2)由题设及(1)知,cos∠BDC=sin∠ADB=.在△BCD中,由余弦定理得BC2=BD2+DC2-2·BD·DC·cos∠BDC=25+8-2×5×2=25.所以BC=5.2.(2017全国Ⅰ·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;6cos B cos C=1,a=3,求△ABC的周长.解(1)由题设得ac sin B=,即c sin B=.由正弦定理得sin C sin B=.故sin B sin C=.(2)由题设及(1)得cos B cos C-sin B sin C=-,即cos(B+C)=-.所以B+C=,故A=.由题设得bc sin A=,即bc=8.由余弦定理得b2+c2-bc=9,即(b+c)2-3bc=9,得b+c=.故△ABC的周长为3+.3.(2017全国Ⅱ·17)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知sin(A+C)=8sin2.(1)求cos B;a+c=6,△ABC的面积为2,求b.解(1)由题设及A+B+C=π,得sin B=8sin2,故sin B=4(1-cos B).上式两边平方,整理得17cos2B-32cos B+15=0,解得cos B=1(舍去),cos B=.(2)由cos B=得sin B=,故S△ABC=ac sin B=ac.又S△ABC=2,则ac=.由余弦定理及a+c=6得b2=a2+c2-2ac cos B=(a+c)2-2ac(1+cos B)=36-2×=4.所以b=2.4.(2017全国Ⅲ·17)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知sin A+cos A=0,a=2,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=-,所以A=.在△ABC中,由余弦定理得28=4+c2-4c cos,即c2+2c-24=0.解得c=-6(舍去),c=4.(2)由题设可得∠CAD=,所以∠BAD=∠BAC-∠CAD=.故△ABD面积与△ACD面积的比值为=1.又△ABC的面积为×4×2sin∠BAC=2,所以△ABD的面积为.5.(2016全国Ⅰ·17)△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=,△ABC的面积为,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.可得cos C=,所以C=.(2)由已知,ab sin C=.又C=,所以ab=6.由已知及余弦定理得,a2+b2-2ab cos C=7.故a2+b2=13,从而(a+b)2=25.所以△ABC的周长为5+.新题演练提能·刷高分1.(2018山东淄博一模)在△ABC中,角A,B,C对边分别为a,b,c,已知2=a2-(b+c)2.(1)求角A的大小;a=6,b=2,求△ABC的面积.解(1)由已知2=a2-(b+c)2,得2bc cos A=a2-(b+c)2,由余弦定理a2=b2+c2-2bc cos A,得4bc cos A=-2bc,所以cos A=-.又0<A<π,故A=.(2)由(1)知cos A=-,sin A=,由正弦定理,得sin B=,所以B=π(舍去).从而C=,所以△ABC的面积为S=ab sin C=×6×2=3.2.(2018河南郑州第二次质量预测)△ABC内接于半径为R的圆,a,b,c分别是A,B,C的对边,且2R(sin2B-sin2A)=(b-c)sin C,c=3.(1)求A;AD是BC边上的中线,AD=,求△ABC的面积.解(1)由正弦定理,得2R(sin2B-sin2A)=(b-c)sin C,可化为b sin B-a sin A=b sin C-c sin C,即b2-a2=bc-c2,cos A=,A=60°.(2)以AB,AC为邻边作▱ABEC,在△ABE中,∠ABE=120°,AE=.在△ABE中,由余弦定理得AE2=AB2+BE2-2AB·BE cos 120°.即19=9+AC2-2×3×AC×-,解得AC=2.故S△ABC=bc sin A=.3.(2018山东济南一模)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且b cos A-a cos B=2c.(1)证明:tan B=-3tan A;(2)若b2+c2=a2+bc,且△ABC的面积为,求a.(1)证明根据正弦定理,由已知得sin B cos A-cos B sin A=2sin C=2sin(A+B),展开得sin B cos A-cos B sin A=2(sin B cos A+cos B sin A),整理得sin B cos A=-3cos B sin A,所以tan B=-3tan A.(2)解由已知得b2+c2-a2=bc,∴cos A=,由0<A<π,得A=,tan A=,∴tan B=-,由0<B<π,得B=,∴C=,∴a=c,由S=ac sin a2=,得a=2.4.(2018河北唐山二模)如图,在平面四边形ABCD中,AB=2,AC=2,∠ADC=∠CAB=90°,设∠DAC=θ.(1)若θ=60°,求BD的长度;(2)若∠ADB=30°,求tan θ.解(1)由题意可知,AD=1.在△ABD中,∠DAB=150°,AB=2,AD=1,由余弦定理可知,BD2=(2)2+12-2×2×1×-=19,BD=.(2)由题意可知,AD=2cos θ,∠ABD=60°-θ,在△ABD中,由正弦定理可知,,∴=4,∴tan θ=.5.(2018新疆乌鲁木齐第二次质监)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知A=2B. (1)求证:a2=b(b+c);的面积为a2,求B的大小.(1)证明由A=2B,可得sin A=sin 2B=2sin B cos B,又由正、余弦定理得a=2b·,有(c-b)(a2-b2-bc)=0.当b≠c时,a2-b2-bc=0,即a2=b2+bc=b(b+c).当b=c时,B=C.又A=2B,∴A=90°,B=C=45°.∴a=b,∴a2-b2-bc=(b)2-b2-b·b=0,∴a2=b2+bc.综上,当A=2B时,a2=b2+bc.(2)解∵S△ABC=ac sin B=a2,∴c sin B=a,∴sin C sin B=sin A.又A=2B,∴sin C sin B=sin B cos B.∵sin B≠0,∴sin C=cos B.又B,C∈(0,π),∴C=±B.当B+C=时,B=;当C-B=时,B=;∴B=或B=.6.(2018广东深圳第二次调研)在△ABC中,记内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知B为锐角,且a cos B+b sin B=c.(1)求角C.(2)若B=,延长线段AB至D,使得CD=,且△ACD的面积为,求线段BD的长度.解(1)由正弦定理可知sin A cos B+sin2B=sin C.∵sin C=sin(A+B)=sin A cos B+cos A sin B,∴sin2B=cos A sin B.∴B∈0,,sin B>0,∴sin B=cos A,即cos-B=cos A.∴A∈(0,π),-B∈0,,∴-B=A,即A+B=.∴C=.(2)设BD=x,CB=a.∵∠ABC=,∠ACB=,∴AC=a,AB=2a,AD=2a+x.∴S△ACD=AC·AD·sin A=a×(2a+x)×,即a(2a+x)=3.①在△BCD中,由余弦定理可得CD2=BC2+BD2-2BC·BD cos∠DBC,即x2+a2+ax=3.②联立①②可解得x=a=1.即BD=1.命题角度2解三角形中的最值与范围问题高考真题体验·对方向(2013全国Ⅱ·17)△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;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①,②和C∈(0,π)得sin B=cos B,又B∈(0,π),所以B=.(2)△ABC的面积S=ac sin B=ac.由已知及余弦定理得4=a2+c2-2ac cos.又a2+c2≥2ac,故ac≤,当且仅当a=c时,等号成立.因此△ABC面积的最大值为+1.新题演练提能·刷高分1.(2018四川资阳4月模拟)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且(a+b)(sin A-sin B)=c(sin C-sin B).(1)求A.(2)若a=4,求b2+c2的取值范围.解(1)根据正弦定理,得(a+b)(a-b)=c(c-b),即a2-b2=c2-bc,则,即cos A=.由于0<A<π,所以A=.(2)根据余弦定理,a2=b2+c2-2bc cos ,所以b2+c2=16+bc≤16+,则有b2+c2≤32.又b2+c2=16+bc>16,所以b2+c2的取值范围是(16,32].2.(2018山东烟台一模)在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,(b-c)(sin B+sin C)=a(sin A-sinC).(1)求B的值;(2)若b=3,求a+c的最大值.解(1)在△ABC中,由正弦定理得,(b-c)(b+c)=a(a-c),即b2=a2+c2-ac,由余弦定理,得cos B=.∵B∈(0,π),∴B=.(2)由(1)知,9=a2+c2-ac=(a+c)2-3ac.于是=ac≤2,解得a+c≤6,当且仅当a=c=3时,取等号.所以a+c的最大值为6.3.(2018辽宁大连一模)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若b=2,且2b cos B=a cos C+c cos A.(1)求B的大小;ABC面积的最大值.解(1)由2b cos B=a cos C+c cos A,可得2sin B cos B=sin A cos C+sin C cos A=sin B,∵sin B≠0, ∴cos B=,∴B=.(2)方法一:由b=2,B=,根据余弦定理可得ac=a2+c2-4,由基本不等式可得ac=a2+c2-4≥2ac-4,所以ac≤4,当且仅当a=c时,等号成立.从而S△ABC=ac sin B≤×4×,故△ABC面积的最大值为.方法二:因为,所以a=sin A,c=sin C,S=ac sin B=sin A·sin C·sin B=sin A sin-A=cos2A-π+,当2A-π=0,即A=时,S max=,故△ABC面积的最大值为.4.(2018贵州凯里模拟)已知在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,m=(2cos C,a cos B+b cosA),n=(c,-1),且m⊥n.(1)求角C;(2)若c=3,求△ABC周长的最大值.解(1)∵m⊥n,∴2c cos C-(a cos B+b cos A)=0.由正弦定理得2sin C cos C-(sin A cos B+cos A sin B)=0.即2sin C cos C-sin(A+B)=0.∴2sin C cos C-sin C=0.在△ABC中,0<C<π,∴sin C≠0.∴cos C=.∵C∈(0,π),∴C=.(2)由余弦定理可得:c2=a2+b2-2ab cos C=(a+b)2-2ab(1+cos C)=9.即(a+b)2-3ab=9,∴ab=[(a+b)2-9]≤2.∴(a+b)2≤36.∴a+b≤6,当且仅当a=b=3时取等号,∴△ABC周长的最大值为6+3=9.5.(2018山西太原二模)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a tan A=(c cos B+b cosC).(1)求角A;(2)若点D满足=2,且BD=3,求2b+c的取值范围.解(1)∵a tan A=(c cos B+b cos C),∴sin A·tan A=(sin C·cos B+sin B·cos C),∴sin A·tan A=sin(B+C)=sin A.∵0<A<π,∴sin A≠0,∴tan A=,∴A=60°.(2)在△ABD中,根据余弦定理得AD2+AB2-BD2=2AD·AB cos A,即(2b)2+c2-9=2bc,∴(2b+c)2-9=6bc,又2bc≤2,∴=2bc≤2.∴(2b+c)2≤36,∴2b+c≤6.又2b+c>3,∴3<2b+c≤6.6.(2018东北三省三校二模)已知△ABC的三个内角A,B,C所对的边分别是a,b,c,若(a-c)(sin A+sin C)=b(sin A-sin B).(1)求角C;ABC的外接圆半径为2,求△ABC周长的最大值.解(1)由正弦定理得(a-c)(a+c)=b(a-b),∴a2-c2=ab-b2,∴,即cos C=.∵0<C<π,则C=.(2)设△ABC的外接圆半径为R,由正弦定理2R==4,∴a=4sin A,b=4sin B,c=4sin C=2,∴周长l=a+b+c=4sin A+4sin B+2=4sin A+4sin-A+2=4sin A+4×cos A+4×sin A+2=6sin A+2cos A+2=4sin A++2,∵A∈0,,∴A+∈.∴当A+即A=时,l max=4+2=6.∴当A=B=时,△ABC周长的最大值为6.命题角度3应用正弦定理和余弦定理解决实际问题高考真题体验·对方向(2009全国·17)为了测量两山顶M,N间的距离,飞机沿水平方向在A,B两点进行测量.A,B,M,N在同一个铅垂平面内(如示意图).飞机能够测量的数据有俯角和A,B间的距离.请设计一个方案,包括:①指出需要测量的数据(用字母表示,并在图中标出);②用文字和公式写出计算M,N间的距离的步骤.解方案一:①需要测量的数据有:A点到M,N点的俯角α1,β1;B点到M,N点的俯角α2,β2;A,B 的距离d(如图所示).②第一步:计算AM,由正弦定理得AM=;第二步:计算AN,由正弦定理得AN=;第三步:计算MN,由余弦定理得MN=.方案二:①需要测量的数据有:A点到M,N点的俯角α1,β1;B点到M,N点的俯角α2,β2;A,B间的距离d(如图所示).②第一步:计算BM,由正弦定理得BM=;第二步:计算BN,由正弦定理得BN=;第三步:计算MN,由余弦定理得MN=.新题演练提能·刷高分1.(2018江西新余模拟)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.(1)试探究图中B,D间的距离与另外哪两点间距离会相等?(2)求B,D间的距离.解(1)在△ABC中,∠DAC=30°,∠ADC=60°-∠DAC=30°,∴CD=AC=0.1.又∠BCD=180°-60°-60°=60°,∴CB是△CAD底边AD的中垂线,∴BD=BA.(2)在△ABC中,由正弦定理,得,即AB=,∴BD=(km).答:B,D间的距离是km.2.(2018福建宁德质检)如图,岛A,C相距10海里.上午9点整有一客轮在岛C的北偏西40°且距岛C10海里的D处,沿直线方向匀速开往岛A,在岛A停留10分钟后前往B市.上午9:30测得客轮位于岛C的北偏西70°且距岛C10海里的E处,此时小张从岛C乘坐速度为v海里/时的小艇沿直线方向前往A岛换乘客轮去B市.(1)若v∈(0,30],问小张能否乘上这班客轮?(2)现测得cos∠BAC=-,sin∠ACB=.已知速度为v海里/时(v∈(0,30])的小艇每小时的总费用为v2+v+50元,若小张由岛C直接乘小艇去B市,则至少需要多少费用?解(1)如题图,根据题意得:CD=10,CE=10,AC=10,∠DCE=70°-40°=30°.在△CDE中,由余弦定理得,DE==10,所以客轮的航行速度v1=10×2=20(海里/时).因为CD=DE,所以∠DEC=∠DCE=30°,所以∠AEC=180°-30°=150°.在△ACE中,由余弦定理得,AC2=AE2+CE2-2AE·CE·cos∠AEC,整理得AE2+30AE-400=0,解得AE=10或AE=-40(不合题意,舍去负值).所以客轮从E处到岛A所用的时间t1=(小时),小张到岛A所用的时间至少为t2=(小时).由于t2>t1+,所以若小张9点半出发,则无法乘上这班客轮.(2)在△ABC中,cos∠BAC=-,sin∠ACB=,所以∠ACB为锐角,sin∠BAC=,cos∠ACB=.所以sin B=sin[180°-(∠BAC+∠ACB)]=sin(∠BAC+∠ACB)=sin∠BAC cos∠ACB+cos∠BAC sin∠ACB=.由正弦定理得,所以BC==15,所以小张由岛C直接乘小艇去城市B的总费用为f(v)=v2+v+50)=15v+1+≥152+1=165(v∈(0,30]),当且仅当v=,即v=10时,f(v)min=165(元).所以若小张由岛C直接乘小艇去B市,其费用至少需165元.。
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三角恒等变换与解三角形高考定位 1.三角函数的化简与求值是高考的命题热点,其中关键是利用两角和与差、二倍角的正弦、余弦、正切公式等进行恒等变换,“角”的变换是三角恒等变换的核心;2.正弦定理与余弦定理以及解三角形问题是高考的必考内容,主要考查边、角、面积的计算及有关的范围问题.真 题 感 悟1.(2018·全国Ⅱ卷)在△ABC 中,cos C 2=55,BC =1,AC =5,则AB =( )A.4 2B.30C.29D.2 5解析 因为cos C 2=55,所以cos C =2cos 2 C 2-1=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫552-1=-35. 于是,在△ABC 中,由余弦定理得AB 2=AC 2+BC 2-2AC ×BC ×cos C =52+12-2×5×1×⎝ ⎛⎭⎪⎫-35=32.所以AB =4 2. 答案 A2.(2017·全国Ⅰ卷)已知α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,tan α=2,则cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π4 =________.解析 ∵α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,且tan α=2,∴sin α=2 cos α,又sin 2α+cos 2α=1,所以sin α=255,cos α=55.所以cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π4=22(cos α+sin α)=31010.答案 310103.(2018·全国Ⅰ卷)在平面四边形ABCD 中,∠ADC =90°,∠A =45°,AB =2,BD =5.(1)求cos ∠ADB ; (2)若DC =22,求BC .解 (1)在△ABD 中,由正弦定理得BD sin ∠A =AB sin ∠ADB,即5sin 45°=2sin ∠ADB ,所以sin ∠ADB =25. 由题设知,∠ADB <90°, 所以cos ∠ADB =1-225=235. (2)由题设及(1)知,cos ∠BDC =sin ∠ADB =25. 在△BCD 中,由余弦定理得BC 2=BD 2+DC 2-2·BD ·DC ·cos ∠BDC =25+8-2×5×22×25=25. 所以BC =5.4.(2018·浙江卷)已知角α的顶点与原点O 重合,始边与x 轴的非负半轴重合,它的终边过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-35,-45.(1)求sin(α+π)的值;(2)若角β满足sin(α+β)=513,求cos β的值. 解 (1)由角α的终边过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-35,-45,得sin α=-45,所以sin(α+π)=-sin α=45.(2)由角α的终边过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-35,-45,得cos α=-35,由sin(α+β)=513,得cos(α+β)=±1213.由β=(α+β)-α得cos β=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α, 所以cos β=-5665或cos β=1665. 考 点 整 合1.三角函数公式(1)两角和与差的正弦、余弦、正切公式: sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β; cos(α±β)=cos αcos β∓sin αsin β; tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β.(2)二倍角公式:sin 2α=2sin αcos α,cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α.(3)辅助角公式:a sin x+b cos x=a2+b2sin(x+φ),其中tan φ=b a.2.正弦定理、余弦定理、三角形面积公式(1)正弦定理在△ABC中,asin A=bsin B=csin C=2R(R为△ABC的外接圆半径);变形:a=2R sin A,sin A=a2R,a∶b∶c=sin A∶sin B∶sin C等. (2)余弦定理在△ABC中,a2=b2+c2-2bc cos A;变形:b2+c2-a2=2bc cos A,cos A=b2+c2-a22bc.(3)三角形面积公式S△ABC=12ab sin C=12bc sin A=12ac sin B.热点一三角恒等变换及应用【例1】(2018·江苏卷)已知α,β为锐角,tan α=43,cos(α+β)=-55.(1)求cos 2α的值;(2)求tan(α-β)的值.解(1)因为tan α=43,tan α=sin αcos α,所以sin α=43cos α.因为sin2α+cos2α=1,所以cos2α=9 25,因此,cos 2α=2cos2α-1=-7 25.(2)因为α,β为锐角,所以α+β∈(0,π).又因为cos(α+β)=-5 5,所以sin(α+β)=1-cos2(α+β)=25 5,因此tan(α+β)=-2.因为tan α=43,所以tan 2α=2tan α1-tan 2α=-247,因此,tan(α-β)=tan[2α-(α+β)]=tan 2α-tan (α+β)1+tan 2αtan (α+β)=-211.探究提高 1.三角恒等变换的基本思路:找差异,化同角(名),化简求值. 2.解决条件求值问题的三个关注点(1)分析已知角和未知角之间的关系,正确地用已知角来表示未知角.(2)正确地运用有关公式将所求角的三角函数值用已知角的三角函数值来表示. (3)求解三角函数中给值求角的问题时,要根据已知求这个角的某种三角函数值,然后结合角的取值范围,求出角的大小.【训练1】 (1)(2018·广西三市联考)已知x ∈(0,π),且cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π2=sin 2x ,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π4等于( ) A.13 B.-13C.3D.-3 (2)若cos(2α-β)=-1114,sin(α-2β)=437,0<β<π4<α<π2,则α+β的值为________.解析 (1)由cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π2=sin 2x 得sin 2x =sin 2x , 又x ∈(0,π),则tan x =2, 故tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π4=tan x -11+tan x =13.(2)因为cos(2α-β)=-1114且π4<2α-β<π, 所以sin(2α-β)=5314. 因为sin(α-2β)=437且-π4<α-2β<π2,所以cos(α-2β)=17.所以cos(α+β)=cos[(2α-β)-(α-2β)] =cos(2α-β)·cos(α-2β)+sin(2α-β)sin(α-2β) =-1114×17+5314×437=12.因为π4<α+β<3π4,所以α+β=π3.答案 (1)A (2)π3热点二 正弦定理与余弦定理考法1 利用正(余)弦定理进行边角计算【例2-1】 (2018·潍坊一模)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知(a +2c )cos B +b cos A =0. (1)求B ;(2)若b =3,△ABC 的周长为3+23,求△ABC 的面积. 解 (1)由已知及正弦定理得(sin A +2sin C )cos B +sin B cos A =0, (sin A cos B +sin B cos A )+2sin C cos B =0, sin(A +B )+2sin C cos B =0,又sin(A +B )=sin C ,且C ∈(0,π),sin C ≠0, ∴cos B =-12,∵0<B <π,∴B =23π.(2)由余弦定理,得9=a 2+c 2-2ac cos B . ∴a 2+c 2+ac =9,则(a +c )2-ac =9. ∵a +b +c =3+23,∴a +c =23, ∴ac =3,∴S △ABC =12ac sin B =12×3×32=334.【迁移探究1】 若本题第(2)问条件变为“若b =3,S △ABC =334”,试求a +c 的值. 解 由S △ABC =12ac ·sin B =334,∴12ac ·32=334,则ac =3. 由余弦定理,得b 2=a 2+c 2-2ac cos B =(a +c )2-ac , 所以(a +c )2=b 2+ac =9+3=12,故a +c =2 3.【迁移探究2】 在第(2)问中,保留条件b =3,删去“条件△ABC 的周长为3+23”,试求△ABC 面积的最大值.解 由b 2=a 2+c 2-2ac cos B =a 2+c 2-ac ,则9=a 2+c 2-ac ≥2ac -ac =ac ,所以ac ≤9(当且仅当a =c =3时,取等号), 故S △ABC =12ac sin B ≤12×9sin 2π3=934,所以△ABC 面积的最大值为934.探究提高 1.高考中主要涉及利用正弦、余弦定理求三角形的边长、角、面积等基本计算,或将两个定理与三角恒等变换相结合综合解三角形.2.关于解三角形问题,一般要用到三角形的内角和定理,正、余弦定理及有关三角形的性质,常见的三角变换方法和原则都适用,同时要注意“三统一”,即“统一角、统一函数、统一结构”,这是使问题获得解决的突破口.【训练2】 (2017·全国Ⅱ卷)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知sin(A +C )=8sin 2B 2.(1)求cos B ;(2)若a +c =6,△ABC 面积为2,求b .解 (1)由题设及A +B +C =π,得sin B =8sin 2B2,故sin B =4(1-cos B ).上式两边平方,整理得17cos 2B -32cos B +15=0, 解得cos B =1(舍去),cos B =1517. (2)由cos B =1517及B 为三角形一内角,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.考法2 应用正、余弦定理解决实际问题【例2-2】(2018·衡水质检)某气象仪器研究所按以下方案测试一种“弹射型”气象观测仪器的垂直弹射高度:在C处(点C在水平地面下方,O为CH与水平地面ABO的交点)进行该仪器的垂直弹射,水平地面上两个观察点A,B两地相距100米,∠BAC=60°,其中A到C的距离比B到C的距离远40米.A地测得该仪器在C处的俯角为∠OAC=15°,A地测得最高点H的仰角为∠HAO=30°,则该仪器的垂直弹射高度CH为()A.210(6+2)米B.1406米C.2102米D.20(6-2)米解析由题意,设AC=x米,则BC=(x-40)米,在△ABC内,由余弦定理:BC2=BA2+CA2-2BA·CA·cos∠BAC,即(x-40)2=x2+10 000-100x,解得x=420(米).在△ACH中,AC=420米,∠CAH=30°+15°=45°,∠CHA=90°-30°=60°,由正弦定理:CHsin∠CAH =ACsin∠AHC.可得CH=AC·sin∠CAHsin∠AHC=1406(米).答案 B探究提高 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.【训练3】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°=BCsin 30°, 解得BC =3002(m).在Rt △BCD 中,CD =BC ·tan 30°=3002×33=1006(m). 答案 100 6热点三 与解三角形有关的创新交汇问题【例3】 (2018·郑州质检)已知向量m =(2sin ωx ,cos 2ωx -sin 2ωx ),n =(3cos ωx ,1),其中ω>0,x ∈R.若函数f (x )=m ·n 的最小正周期为π. (1)求ω的值;(2)在△ABC 中,若f (B )=-2,BC =3,sin B =3sin A ,求BA →·BC →的值. 解 (1)f (x )=m ·n =23sin ωx cos ωx +cos 2ωx -sin 2ωx =3sin 2ωx +cos 2ωx =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2ωx +π6.因为f (x )的最小正周期为π,所以T =2π2|ω|=π. 又ω>0,所以ω=1. (2)由(1)知f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6. 设△ABC 中角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c . 因为f (B )=-2,所以2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2B +π6=-2,即sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2B +π6=-1,由于0<B <π,解得B =2π3. 因为BC =3,即a =3,又sin B =3sin A , 所以b =3a ,故b =3.由正弦定理,有3sin A=3sin2π3,解得sin A =12. 由于0<A <π3,解得A =π6.所以C =π6,所以c =a = 3.所以BA →·BC →=ca cos B =3×3×cos 2π3=-32.探究提高 1.破解平面向量与“三角”相交汇题的常用方法是“化简转化法”,即先活用诱导公式、同角三角函数的基本关系式、倍角公式、辅助角公式等对三角函数进行巧“化简”;然后把以向量共线、向量垂直形式出现的条件转化为“对应坐标乘积之间的关系”;再活用正、余弦定理,对三角形的边、角进行互化. 2.这种问题求解的关键是利用向量的知识将条件“脱去向量外衣”,转化为三角函数的相关知识进行求解.【训练4】 已知函数f (x )=sin 2x -cos 2x +23sin x cos x (x ∈R). (1)求f (x )的最小正周期;(2)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若f (A )=2,c =5,cos B =17,求△ABC 中线AD 的长. 解 (1)f (x )=-cos 2x +3sin 2x =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6. ∴T =2π2=π.∴函数f (x )的最小正周期为π.(2)由(1)知f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6,∵在△ABC 中f (A )=2,∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2A -π6=1,∴2A -π6=π2,∴A =π3.又cos B =17,∴sin B =437,∴sin C =sin(A +B )=32×17+12×437=5314,在△ABC 中,由正弦定理c sin C =a sin A ,得55314=a32,∴a =7,∴BD =72,在△ABD 中,由余弦定理得,AD 2=AB 2+BD 2-2AB ·BD cos B =52+⎝⎛⎭⎪⎫722-2×5×72×17=1294,∴AD =1292.1.对于三角函数的求值,需关注:(1)寻求角与角关系的特殊性,化非特殊角为特殊角,熟练准确地应用公式; (2)注意切化弦、异角化同角、异名化同名、角的变换等常规技巧的运用;(3)对于条件求值问题,要认真寻找条件和结论的关系,寻找解题的突破口,对于很难入手的问题,可利用分析法. 2.三角形中判断边、角关系的具体方法:(1)通过正弦定理实施边角转换;(2)通过余弦定理实施边角转换;(3)通过三角变换找出角之间的关系;(4)通过三角函数值符号的判断以及正、余弦函数的有界性进行讨论;(5)若涉及两个(或两个以上)三角形,这时需作出这些三角形,先解条件多的三角形,再逐步求出其他三角形的边和角,其中往往用到三角形内角和定理,有时需设出未知量,从几个三角形中列出方程(组)求解.3.解答与三角形面积有关的问题时,如已知某一内角的大小或三角函数值,就选择S =12ab sin C 来求面积,再利用正弦定理或余弦定理求出所需的边或角.一、选择题1.(2018·全国Ⅲ卷)若sin α=13,则cos 2α=( )A.89B.79C.-79D.-89解析 cos 2α=1-2sin 2α=1-2×⎝ ⎛⎭⎪⎫132=79. 答案 B2.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c ,已知b =c ,a 2=2b 2(1-sin A ),则A =( )A.34πB.π3C.π4D.π6 解析 由已知得cos A =b 2+c 2-a 22bc =2b 2-2b 2(1-sin A )2b 2=sin A .在△ABC 中,A =π4.答案 C3.(2018·全国Ⅲ卷)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若△ABC 的面积为a 2+b 2-c 24,则C =( )A.π2B.π3C.π4D.π6解析 因为S △ABC =12ab sin C ,所以a 2+b 2-c 24=12ab sin C .由余弦定理a 2+b 2-c 2=2ab cos C ,得2ab cos C =2ab sin C ,即cos C =sin C .所以在△ABC 中,C =π4. 答案 C4.(2018·合肥质检)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若cos C =223,b cos A +a cos B =2,则△ABC 的外接圆面积为( ) A.4π B.8π C.9π D.36π解析 由题意及正弦定理得2R sin B cos A +2R sin A cos B =2R sin(A +B )=2(R 为△ABC 的外接圆半径).即2R sin C =2.又cos C =223及C ∈(0,π),知sin C =13. ∴2R =2sin C=6,R =3.故△ABC 外接圆面积S =πR 2=9π. 答案 C5.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 等式右边=2sin A cos C +cos A sin C =sin A cos C +sin(A +C )=sin A cos C +sin B .等式左边=2sin B cos C +sin B ,则2sin B cos C +sin B =sin A cos C +sin B ,因为角C 为锐角三角形的内角,所以cos C 不为0.所以2sin B =sin A ,根据正弦定理,得a =2b .答案 A二、填空题6.(2018·全国Ⅱ卷)已知sin α+cos β=1,cos α+sin β=0,则sin(α+β)=________.解析 ∵sin α+cos β=1,cos α+sin β=0,∴sin 2α+cos 2β+2sin αcos β=1,①cos 2α+sin 2β+2cos αsin β=0,②①+②,得sin 2α+cos 2α+sin 2β+cos 2β+2(sin αcos β+cos αsin β)=1,∴sin(α+β)=-12. 答案 -127.(2018·东北三省四校模拟)已知角α的终边经过点P (4a ,3a )(a <0),则25sin α-7tan 2α的值为________.解析 由题意知tan α=3a 4a =34,sin α=3a 5|a |=-35.∴tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×341-⎝ ⎛⎭⎪⎫342=247, ∴25sin α-7tan 2α=25×⎝ ⎛⎭⎪⎫-35-7×247=-39. 答案 -398.(2018·全国Ⅰ卷)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知b sin C +c sin B =4a sin B sin C ,b 2+c 2-a 2=8,则△ABC 的面积为________.解析 由b sin C +c sin B =4a sin B sin C 得sin B sin C +sin C sin B =4sin A sin B sinC ,因为sin B sin C ≠0,所以sin A =12.因为b 2+c 2-a 2=8,所以cos A =b 2+c 2-a 22bc=82bc =32,所以bc =833.所以S △ABC =12bc sin A =12×833×12=233.答案 233三、解答题9.(2018·济南二模)在△ABC 中,AC =BC =2,AB =23,AM→=MC →. (1)求BM 的长;(2)设D 是平面ABC 内一动点,且满足∠BDM =2π3,求BD +12MD 的取值范围.解 (1)在△ABC 中,AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC ·cos C , 代入数据,得cos C =-12.∵AM →=MC →,∴CM =MA =12AC =1.在△CBM 中,由余弦定理知:BM 2=CM 2+CB 2-2CM ·CB ·cos C =7,所以BM =7.(2)设∠MBD =θ,则∠DMB =π3-θ,θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π3. 在△BDM 中,由正弦定理知:BD sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3-θ=MD sin θ=BM sin 2π3=273. ∴BD =273sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3-θ,MD =273sin θ, ∴BD +12MD =273sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3-θ+73sin θ =73(3cos θ-sin θ+sin θ)=7cos θ, 又θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π3,∴cos θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1. 故BD +12MD 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫72,7. 10.(2018·天津卷)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知b sin A=a cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫B -π6. (1)求角B 的大小;(2)设a =2,c =3,求b 和sin(2A -B )的值.解 (1)在△ABC 中,由正弦定理a sin A =b sin B ,得b sin A =a sin B ,又由b sin A =a cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫B -π6, 得a sin B =a cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫B -π6, 即sin B =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫B -π6, 可得tan B = 3.又因为B ∈(0,π),可得B =π3.(2)在△ABC 中,由余弦定理及a =2,c =3,B =π3,有b 2=a 2+c 2-2ac cos B =7,故b =7.由b sin A =a cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫B -π6,可得sin A =37. 因为a <c ,故cos A =27. 因此sin 2A =2sin A cos A =437, cos 2A =2cos 2A -1=17.所以,sin(2A -B )=sin 2A cos B -cos 2A sin B =437×12-17×32=3314. 11.(2018·湖南六校联考)已知函数f (x )=3sin(2 018π-x )sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2+x -cos 2x +1. (1)求函数f (x )的递增区间;(2)若△ABC 的角A ,B ,C 所对的边为a ,b ,c ,角A 的平分线交BC 于D ,f (A )=32,AD =2BD =2,求cos C .解 (1)f (x )=3sin x cos x -cos 2x +1=32sin 2x -12(1+cos 2x )+1=32sin 2x -12cos 2x +12=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6+12. 令2k π-π2≤2x -π6≤2k π+π2,k ∈Z , 解得k π-π6≤x ≤k π+π3,k ∈Z .所以递增区间是⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π-π6,k π+π3(k ∈Z ). (2)f (A )=32⇒sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2A -π6=1, 得到2A -π6=2k π+π2⇒A =k π+π3,k ∈Z ,由0<A <π得到A =π3,所以∠BAD =π6.由正弦定理得BD sin ∠BAD=AD sin B ⇒sin B =22,B =π4或B =3π4(舍去),π3sin π4-cosπ3cosπ4=6-24.所以cos C=-cos(A+B)=sin。