7、關(guān)系或角的關(guān)系.判斷三角形的形狀是高考中考查能力的常見(jiàn)題型,此類題目要求準(zhǔn)確地把握三角形的分類,三角形按邊的關(guān)系分為等腰三角形和不等邊三角形;三角形按角的關(guān)系分為銳角三角形、直角三角形和鈍角三角形.
判斷三角形的形狀,一般有以下兩種途徑:將已知條件統(tǒng)一化成邊的關(guān)系,用代數(shù)方法求解;將已知條件統(tǒng)一化成角的關(guān)系,用三角知識(shí)求解.
[跟蹤訓(xùn)練]
2.在△ABC中,若=,試判斷△ABC的形狀.
【導(dǎo)學(xué)號(hào):91432091】
[解] 由已知===,
得=.
可有以下兩種解法.
法一:(利用正弦定理,將邊化角)
由正弦定理得=,∴=,
即sin Ccos C=sin Bcos B,
8、
即sin 2C=sin 2B.
∵B,C均為△ABC的內(nèi)角,
∴2C=2B或2C+2B=180°.
即B=C或B+C=90°.
∴△ABC為等腰三角形或直角三角形.
法二:(利用余弦定理,將角化邊)
∵=,
∴由余弦定理得=,
即(a2+b2-c2)c2=b2(a2+c2-b2).
∴a2c2-c4=a2b2-b4,
即a2b2-a2c2+c4-b4=0.
∴a2(b2-c2)+(c2-b2)(c2+b2)=0,
即(b2-c2)(a2-b2-c2)=0.
∴b2=c2或a2-b2-c2=0,
即b=c或a2=b2+c2.
∴△ABC為等腰三角形或直角三角形.
9、
正、余弦定理的實(shí)際應(yīng)用
如圖1-2所示,某市郊外景區(qū)內(nèi)有一條筆直的公路a經(jīng)過(guò)三個(gè)景點(diǎn)A、B、C.景區(qū)管委會(huì)開(kāi)發(fā)了風(fēng)景優(yōu)美的景點(diǎn)D.經(jīng)測(cè)量景點(diǎn)D位于景點(diǎn)A的北偏東30°方向上8 km處,位于景點(diǎn)B的正北方向,還位于景點(diǎn)C的北偏西75°方向上.已知AB=5 km.
圖1-2
(1)景區(qū)管委會(huì)準(zhǔn)備由景點(diǎn)D向景點(diǎn)B修建一條筆直的公路,不考慮其他因素,求出這條公路的長(zhǎng);
(2)求景點(diǎn)C與景點(diǎn)D之間的距離.(結(jié)果精確到0.1 km)
(參考數(shù)據(jù):=1.73,sin 75°=0.97,cos 75°=0.26,tan 75°=3.73,sin 53°=0.80,cos 53°=0.60
10、,tan 53°=1.33,sin 38°=0.62,cos 38°=0.79,tan 38°=0.78)
思路探究:(1)以BD為邊的三角形為△ABD和△BCD,在△ABD中,一角和另外兩邊易得,所以可在△ABD中利用余弦定理求解DB.
(2)以CD為邊的兩個(gè)三角形中的其他邊不易全部求得,而角的關(guān)系易得,考慮應(yīng)用正弦定理求解.
[解] (1)設(shè)BD=x km,則在△ABD中,由余弦定理得52=82+x2-2×8xcos 30°,即x2-8x+39=0,解得x=4±3.因?yàn)?+3>8,應(yīng)舍去,所以x=4-3≈3.9,即這條公路的長(zhǎng)約為3.9 km.
(2)在△ABD中,由正弦定理得=,
11、所以sin∠ABD=sin∠CBD=·sin∠ADB==0.8,所以cos∠CBD=0.6.在△CBD中,sin∠DCB=sin(∠CBD+∠BDC)=sin(∠CBD+75°)=0.8×0.26+0.6×0.97=0.79,由正弦定理得CD=sin∠DBC×≈3.9.故景點(diǎn)C與景點(diǎn)D之間的距離約為3.9 km.
[規(guī)律方法] 正弦定理、余弦定理在實(shí)際生活中有著非常廣泛的應(yīng)用.常用的有測(cè)量距離問(wèn)題,測(cè)量高度問(wèn)題,測(cè)量角度問(wèn)題等.解決的基本思路是畫(huà)出正確的示意圖,把已知量和未知量標(biāo)在示意圖中(目的是發(fā)現(xiàn)已知量與未知量之間的關(guān)系),最后確定用哪個(gè)定理轉(zhuǎn)化,用哪個(gè)定理求解,并進(jìn)行作答,解題時(shí)還要注
12、意近似計(jì)算的要求.
[跟蹤訓(xùn)練]
3.如圖1-3,a是海面上一條南北方向的海防警戒線,在a上點(diǎn)A處有一個(gè)水聲監(jiān)測(cè)點(diǎn),另兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)B,C分別在A的正東方20 km和54 km處.某時(shí)刻,監(jiān)測(cè)點(diǎn)B收到發(fā)自靜止目標(biāo)P的一個(gè)聲波信號(hào),8 s后監(jiān)測(cè)點(diǎn)A,20 s后監(jiān)測(cè)點(diǎn)C相繼收到這一信號(hào),在當(dāng)時(shí)氣象條件下,聲波在水中的傳播速度是1.5 km/s.
圖1-3
(1)設(shè)A到P的距離為x km,用x表示B,C到P的距離,并求x的值;
(2)求靜止目標(biāo)P到海防警戒線a的距離(精確到0.01 km).
【導(dǎo)學(xué)號(hào):91432092】
[解] (1)由題意得PA-PB=1.5×8=12(km),
13、
PC-PB=1.5×20=30(km).
∴PB=x-12,PC=18+x.
在△PAB中,AB=20 km,
cos∠PAB===.
同理cos∠PAC=.
∵cos∠PAB=cos∠PAC,
∴=,解得x=.
(2)作PD⊥a于D,在Rt△PDA中,PD=PAcos∠APD=PAcos∠PAB=x·=≈17.71(km).
所以靜止目標(biāo)P到海防警戒線a的距離為17.71 km.
與三角形有關(guān)的綜合問(wèn)題
[探究問(wèn)題]
1.如圖1-4所示,向量與的夾角是∠B嗎?在△ABC中,兩向量·的數(shù)量積與余弦定理有怎樣的聯(lián)系?
圖1-4
提示:向量與的夾角是∠B的補(bǔ)
14、角,大小為180°-∠B,
由于·=||·||cos A=bccos A.
所以·=bccos A=(b2+c2-a2),有時(shí)直接利用此結(jié)論解決與向量數(shù)量積有關(guān)的解三角形問(wèn)題.
2.在解三角形的過(guò)程中,求某一個(gè)角有時(shí)既可以用余弦定理,也可以用正弦定理,兩種方法有什么利弊呢?
提示:用余弦定理可以根據(jù)角的余弦值的符號(hào)直接判斷是銳角還是鈍角,但計(jì)算比較復(fù)雜.用正弦定理計(jì)算相對(duì)比較簡(jiǎn)單,但仍要結(jié)合已知條件中邊的大小來(lái)確定角的大小,所以一般選擇用正弦定理去計(jì)算比較小的邊所對(duì)的角,避免討論.
在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,且a>c,已知·=2,cos B=,b=3.求:
15、
(1)a和c的值;
(2)cos(B-C)的值.
【導(dǎo)學(xué)號(hào):91432093】
思路探究:(1)由平面向量的數(shù)量積定義及余弦定理,列出關(guān)于a,c的方程組即可求解.
(2)由(1)結(jié)合正弦定理分別求出B,C的正、余弦值,利用差角余弦公式求解.
[解] (1)由·=2得cacos B=2.
又cos B=,所以ac=6.
由余弦定理,得a2+c2=b2+2accos B.
又b=3,所以a2+c2=9+2×6×=13.
解得或
因?yàn)閍>c,所以a=3,c=2.
(2)在△ABC中,
sin B===,
由正弦定理,得sin C=sin B=×=.
因?yàn)閍=b>c,
16、所以C為銳角,
因此cos C===.
于是cos(B-C)=cos Bcos C+sin Bsin C
=×+×=.
母題探究:1.(變條件,變結(jié)論)將本例中的條件“a>c,·=2,cos B=,b=3”變?yōu)椤耙阎猄△ABC=30且cos A=”求·的值.
[解] 在△ABC中,cos A=,
∴A為銳角且sin A=,
∴S△ABC=bcsin A=bc·=30.
∴bc=156.
∴·=||·||cos A
=bccos A=156×=144.
2.(變條件,變結(jié)論)在“母題探究1”中再加上條件“c-b=1”能否求a的值?
[解] 由余弦定理得a2=b2+c2-2bccos A=(b-c)2+2bc(1-cos A)=1+2×156×=25,∴a==5.
[規(guī)律方法] 正、余弦定理將三角形中的邊和角關(guān)系進(jìn)行了量化,為我們解三角形或求三角形的面積提供了依據(jù),而三角形中的問(wèn)題常與向量、函數(shù)、方程及平面幾何相結(jié)合,通??梢岳谜⒂嘞叶ɡ硗瓿勺C明、求值等問(wèn)題.
(1)解三角形與向量的交匯問(wèn)題,可以結(jié)合向量的平行、垂直、夾角、模等知識(shí)轉(zhuǎn)化求解.
(2)解三角形與其他知識(shí)的交匯問(wèn)題,可以運(yùn)用三角形的基礎(chǔ)知識(shí)、正余弦定理、三角形面積公式與三角恒等變換,通過(guò)等價(jià)轉(zhuǎn)化或構(gòu)造方程及函數(shù)求解.
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