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1、
高考數(shù)學(xué)精品復(fù)習(xí)資料
2019.5
第07節(jié) 解三角形及其應(yīng)用舉例
【考綱解讀】
考 點
考綱內(nèi)容
5年統(tǒng)計
分析預(yù)測
正弦定理和余弦定理
掌握正弦定理、余弦定理及其應(yīng)用
20xx浙江文18;
20xx浙江文18;理10,18;
20xx浙江文16;理16;
20xx浙江文16;理16;
20xx浙江14.
1.測量距離問題;
2.測量高度問題;
3.測量角度問題.
4.備考重點:
(1)掌握正弦定理、余弦定理;
(2)掌握幾種常見題型的解法.
(3)理解三角形中的有關(guān)術(shù)語.
【知
2、識清單】
1. 測量距離問題
實際問題中的有關(guān)概念
(1)仰角和俯角:在視線和水平線所成的角中,視線在水平線上方的角叫仰角,在水平線下方的角叫俯角(如圖1).
(2)方位角:從指北方向順時針轉(zhuǎn)到目標(biāo)方向線的水平角,如B點的方位角為α(如圖2).
(3)方向角:相對于某一正方向的水平角(如圖3)
①北偏東α即由指北方向順時針旋轉(zhuǎn)α到達目標(biāo)方向.
②北偏西α即由指北方向逆時針旋轉(zhuǎn)α到達目標(biāo)方向.
③南偏西等其他方向角類似.
(4)坡度:
①定義:坡面與水平面所成的二面角的度數(shù)(如圖4,角θ為坡角).
②坡比:坡面的鉛直高度與水平長度之比(如圖4,i為坡比).
3、對點練習(xí):
【浙江寧波模擬】如圖,某商業(yè)中心有通往正東方向和北偏東方向的兩條街道,某公園位于商業(yè)中心北偏東角,且與商業(yè)中心的距離為公里處,現(xiàn)要經(jīng)過公園修一條直路分別與兩條街道交匯于兩處,當(dāng)商業(yè)中心到兩處的距離之和最小時,的距離為 公里.
【答案】.
2. 測量高度問題
余弦定理: , , .
變形公式cos A=,cos B=,os C=
對點練習(xí):
【20xx高考湖北】如圖,一輛汽車在一條水平的公路上向正西行駛,到處時測得公路北側(cè)一山頂D在西偏北的方向上,行駛600m后到達處,測得此山頂在西偏北的方向上,仰角為,則此山的高度 m.
4、【答案】
【解析】依題意,,,在中,由,
所以,因為,由正弦定理可得,即m,
在中,因為,,所以,所以m.
3. 測量角度問題
應(yīng)熟練掌握正、余弦定理及其變形.解三角形時,有時可用正弦定理,也可用余弦定理,應(yīng)注意用哪一個定理更方便、簡捷就用哪一個定理.
對點練習(xí):
【20xx廣東佛山二?!磕逞睾K膫€城市、、、的位置如圖所示,其中, , , , , 位于的北偏東方向.現(xiàn)在有一艘輪船從出發(fā)以的速度向直線航行, 后,輪船由于天氣原因收到指令改向城市直線航行,收到指令時城市對于輪船的方位角是南偏西度,則__________.
【答案】
,故.
【考點深度剖析】
5、
高考對正弦定理和余弦定理的考查較為靈活,題型多變,選擇題、填空題的形式往往獨立考查正弦定理或余弦定理,解答題往往綜合考查定理在確定三角形邊角中的應(yīng)用,多與三角形周長、面積有關(guān);有時也會與平面向量、三角恒等變換等結(jié)合考查,試題難度控制在中等以下. 高考對正弦定理和余弦定理應(yīng)用的考查,主要是利用定理等知識和方法解決一些與測量和幾何計算有關(guān)的問題,關(guān)鍵是弄懂有關(guān)術(shù)語,認(rèn)真理解題意,難度不大.主要考查靈活運用公式求解計算能力、推理論證能力、數(shù)學(xué)應(yīng)用意識、數(shù)形結(jié)合思想等.從近幾年浙江卷來看,三角形中的應(yīng)用問題,主要是結(jié)合直角三角形,考查邊角的計算,也有與導(dǎo)數(shù)結(jié)合考查的情況.
【重點難點突破】
考
6、點1 測量距離問題
【1-1】【20xx北京市延慶區(qū)一?!吭谙嗑?千米的兩點錯誤!未找到引用源。處測量目標(biāo)錯誤!未找到引用源。,若錯誤!未找到引用源。,錯誤!未找到引用源。,則錯誤!未找到引用源。兩點間的距離是_______________千米.
【答案】錯誤!未找到引用源。
【解析】如圖,由A點向BC作垂線,垂足為D,設(shè)AC=x,∵∠CAB=75,
∠CBA=60,∴∠ACB=180-75-60=45,∴錯誤!未找到引用源。 ,
∴在Rt△ABD中,錯誤!未找到引用源。 (千米),所以錯誤!未找到引用源。兩點間的距離是錯誤!未找到引用源。 千米.
【1-2】如圖,A,B兩點
7、在河的同側(cè),且A,B兩點均不可到達,測出AB的距離,測量者可以在河岸邊選定兩點C,D,測得CD=a,同時在C,D兩點分別測得∠BCA=α,∠ACD=β,∠CDB=γ,∠BDA=δ.在△ADC和△BDC中,由正弦定理分別計算出AC和BC,再在△ABC中,應(yīng)用余弦定理計算出AB.若測得CD= km,∠ADB=∠CDB=30,∠ACD=60,∠ACB=45,求A,B兩點間的距離.
【答案】
∴AB=(km).∴A,B兩點間的距離為 km.
【1-3】如圖所示,要測量一水塘兩側(cè)A,B兩點間的距離,其方法先選定適當(dāng)?shù)奈恢肅,用經(jīng)緯儀測出角α,再分別測出AC,BC的長b,a,則可求出A,B兩點間
8、的距離.即AB=.若測得CA=400 m,CB=600 m,∠ACB=60,試計算AB的長.
【答案】
【解析】在△ABC中,由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2ACBCcos ∠ACB,
∴AB2=4002+6002-2400600cos 60=280 000.∴AB=200 m.
即A,B兩點間的距離為200 m.
【領(lǐng)悟技法】
研究測量距離問題,解決此問題的方法是:選擇合適的輔助測量點,構(gòu)造三角形,將問題轉(zhuǎn)化為求某個三角形的邊長問題,從而利用正、余弦定理求解.歸納起來常見的命題角度有:
(1)兩點都不可到達;
(2)兩點不相通的距離;
(3)兩點間可視但有一點不
9、可到達.
【觸類旁通】
【變式一】如圖所示,A,B兩點在一條河的兩岸,測量者在A的同側(cè),且B點不可到達,要測出AB的距離,其方法在A所在的岸邊選定一點C,可以測出AC的距離m,再借助儀器,測出∠ACB=α,∠CAB=β,在△ABC中,運用正弦定理就可以求出AB.若測出AC=60 m,∠BAC=75,∠BCA=45,則A,B兩點間的距離為________.
【答案】
【變式二】如圖所示,設(shè)A、B兩點在河的兩岸,一測量者在A所在的河岸邊選定一點C,測出AC的距離為50m,∠ACB=45,∠CAB=105后,就可以計算A、B兩點的距離為 ( )
10、A.50m B.50m C.25m D.m
【答案】 A
【解析】由題意知∠ABC=30,由正弦定理=,∴AB===50(m).
考點2 測量高度問題
【2-1】某氣象儀器研究所按以下方案測試一種“彈射型”氣象觀測儀器的垂直彈射高度:A,B,C三地位于同一水平面上,在C處進行該儀器的垂直彈射,觀測點A,B兩地相距100米,∠BAC=60,在A地聽到彈射聲音的時間比B地晚秒.在A地測得該儀器至最高點H時的仰角為30,求該儀器的垂直彈射高度CH.(聲音在空氣中的傳播速度為340米/秒)
【答案】
【2-2】要測量電視塔AB的高度,在C點測得塔頂A的仰角是
11、45,在D點測得塔頂A的仰角是30,并測得水平面上的∠BCD=120,CD=40 m,求電視塔的高度.
【答案】B
【解析】如圖,設(shè)電視塔AB高為x m,則在Rt△ABC中,由∠ACB=45得
BC=x.在Rt△ADB中,∠ADB=30,則BD=x.
在△BDC中,由余弦定理得,BD2=BC2+CD2-2BCCDcos 120,即(x)2=x2+402-2x40cos 120,
解得x=40,所以電視塔高為40米.
【2-3】如圖,在坡度一定的山坡A處測得山頂上一建筑物CD(CD所在的直線與地平面垂直)對于山坡的斜度為α,從A處向山頂前進l米到達B后,又測得CD對于山坡的斜度
12、為β,山坡對于地平面的坡角為θ.
(1)求BC的長;
(2)若l=24,α=15,β=45,θ=30,求建筑物CD的高度.
【答案】(1);(2).
【領(lǐng)悟技法】
已知三邊,由余弦定理求,再由求角,在有解時只有一解.
已知兩邊和夾角,余弦定理求出對對邊.
【觸類旁通】
【變式一】如圖所示,在山頂鐵塔上B處測得地面上一點A的俯角為α,在塔底C處測得A處的俯角為β.已知鐵塔BC部分的高為h,求出山高CD.
【答案】
在中, .
【變式二】如圖所示,測量河對岸的塔高時,可以選與塔底在同一水平面內(nèi)的兩個測點與,現(xiàn)測得,并在點測得塔頂?shù)难鼋菫?,求塔?
13、【答案】
【解析】在中,,由正弦定理得,所以.
在中,.
考點3 測量角度問題
【3-1】在一次海上聯(lián)合作戰(zhàn)演習(xí)中,紅方一艘偵察艇發(fā)現(xiàn)在北偏東45方向,相距12 n mile的水面上,有藍方一艘小艇正以每小時10 n mile的速度沿南偏東75方向前進,若偵察艇以每小時14 n mile的速度,沿北偏東45+α方向攔截藍方的小艇.若要在最短的時間內(nèi)攔截住,求紅方偵察艇所需的時間和角α的正弦值.
【答案】
【解析】如圖,設(shè)紅方偵察艇經(jīng)過x小時后在C處追上藍方的小艇,
【3-2】如圖,扇形AOB是一個觀光區(qū)的平面示意圖,其中圓心角∠AOB為,半徑OA為1 km.為了便于
14、游客觀光休閑,擬在觀光區(qū)內(nèi)鋪設(shè)一條從入口A到出口B的觀光道路,道路由弧AC、線段CD及線段DB組成,其中D在線段OB上,且CD∥AO.設(shè)∠AOC=θ.
(1)用θ表示CD的長度,并寫出θ的取值范圍;
(2)當(dāng)θ為何值時,觀光道路最長?
【答案】(1),;(2)當(dāng)時,觀光道路最長.
解:(1)在△OCD中,由正弦定理,得
===,
所以CD=sin=cos θ+sin θ,OD=sin θ,
因為OD
15、)
+
0
-
L(θ)
增函數(shù)
極大值
減函數(shù)
所以當(dāng)θ=時,L(θ)達到最大值,即當(dāng)θ=時,觀光道路最長.
【3-3】在海岸A處,發(fā)現(xiàn)北偏東45方向,距離A處(-1)海里的B處有一艘走私船;在A處北偏西75方向,距離A處2海里的C處的緝私船奉命以10海里/小時的速度追截走私船.同時,走私船正以10海里/小時的速度從B處向北偏東30方向逃竄,問緝私船沿什么方向能最快追上走私船?最少要花多少時間?
【答案】緝私船沿北偏東60的方向能最快追上走私船,最少要花小時.
在△BCD中,由正弦定理,得sin∠BCD===,
得∠BCD=30,∴∠BDC=30.又=,
=
16、,得t=.
所以緝私船沿北偏東60的方向能最快追上走私船,最少要花小時.
【領(lǐng)悟技法】
依據(jù)已知條件中的邊角關(guān)系判斷三角形的形狀時,主要有如下兩種方法:
(1)利用正、余弦定理把已知條件轉(zhuǎn)化為邊邊關(guān)系,通過因式分解、配方等得出邊的相應(yīng)關(guān)系,從而判斷三角形的形狀;
(2)利用正、余弦定理把已知條件轉(zhuǎn)化為內(nèi)角的三角函數(shù)間的關(guān)系,通過三角函數(shù)恒等變形,得出內(nèi)角的關(guān)系,從而判斷出三角形的形狀,此時要注意應(yīng)用A+B+C=π這個結(jié)論.
[注意] 在上述兩種方法的等式變形中,一般兩邊不要約去公因式,應(yīng)移項提取公因式,以免漏解.
判斷三角形的形狀的基本思想是:利用正、余弦定理進行邊角的統(tǒng)一.即將
17、條件化為只含角的三角函數(shù)關(guān)系式,然后利用三角恒等變換得出內(nèi)角之間的關(guān)系式;或?qū)l件化為只含有邊的關(guān)系式,然后利用常見的化簡變形得出三邊的關(guān)系.結(jié)論一般為特殊的三角形.如等邊三角形、等腰三角形、直角三角形、等腰直角三角形等.另外,在變形過程中要注意A,B,C的范圍對三角函數(shù)值的影響.
提醒:1.在△ABC中有如下結(jié)論sin A>sin B?a>b.
2.當(dāng)b2+c2-a2>0時,角A為銳角,若可判定其他兩角也為銳角,則三角形為銳角三角形;
當(dāng)b2+c2-a2=0時,角A為直角,三角形為直角三角形;
當(dāng)b2+c2-a2<0時,角A為鈍角,三角形為鈍角三角形.
【觸類旁通】
【變式一】如
18、圖,兩座相距60 m的建筑物AB,CD的高度分別為20 m、50 m,BD為水平面,則從建筑物AB的頂端A看建筑物CD的張角為( )
A.30 B.45
C.60 D.75
【答案】B
【解析】依題意可得AD=20 (m),AC=30(m),又CD=50(m),所以在△ACD中,由余弦定理得cos∠CAD====,又0<∠CAD<180,所以∠CAD=45,所以從頂端A看建筑物CD的張角為45.
【變式二】如圖,當(dāng)甲船位于A處時獲悉,在其正東方向相距20海里的B處有一艘漁船遇險等待營救,甲船立即前往營救,同時把消息告知在甲船的南偏西30,相距10
19、海里C處的乙船,乙船立即朝北偏東θ角的方向沿直線前往B處救援,則sin θ的值為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】本題考查正余弦定理的應(yīng)用及兩角和與差的正弦公式.在三角形ABC中,由AC=10,AB=20,∠CAB=120.由余弦定理可得BC=10.又由正弦定理可得=?=?sin ∠ACB=.故sin θ=sin=+=.
【易錯試題常警惕】
易錯典例:如圖,甲船以每小時30海里的速度向正北方航行,乙船按固定方向勻速直線航行.當(dāng)甲船位于A1處時,乙船位于甲船的北偏西105方向的B1處,此時兩船相距20海里,當(dāng)甲船航行20分鐘到達A2處時,乙船航行到甲
20、船的北偏西120方向的B2處,此時兩船相距10海里.問:乙船每小時航行多少海里?
易錯分析:不能分清已知條件和未知條件,從而不能將問題集中到一個三角形中.再利用正、余弦定理求解.解決此類問題時,要能理解題目給定的含義,轉(zhuǎn)化到三角形中,利用正、余弦定理進行求解.
正確解析:
溫馨提醒:利用解三角形知識解決實際問題要注意根據(jù)條件畫出示意圖,結(jié)合示意圖構(gòu)造三角形,然后轉(zhuǎn)化為解三角形的問題進行求解.
【學(xué)科素養(yǎng)提升之思想方法篇】
數(shù)形結(jié)合百般好,隔裂分家萬事休——數(shù)形結(jié)合思想
我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚曾說過:"數(shù)形結(jié)合百般好,隔裂分家萬事休。""數(shù)"與"形"反映了
21、事物兩個方面的屬性。我們認(rèn)為,數(shù)形結(jié)合,主要指的是數(shù)與形之間的一一對應(yīng)關(guān)系。數(shù)形結(jié)合就是把抽象的數(shù)學(xué)語言、數(shù)量關(guān)系與直觀的幾何圖形、位置關(guān)系結(jié)合起來,通過"以形助數(shù)"或"以數(shù)解形"即通過抽象思維與形象思維的結(jié)合,可以使復(fù)雜問題簡單化,抽象問題具體化,從而起到優(yōu)化解題途徑的目的.
向量的幾何表示,三角形、平行四邊形法則,使向量具備形的特征,而向量的坐標(biāo)表示和坐標(biāo)運算又具備數(shù)的特征,因此,向量融數(shù)與形于一身,具備了幾何形式與代數(shù)形式的“雙重身份”.因此,在應(yīng)用向量解決問題或解答向量問題時,要注意恰當(dāng)?shù)剡\用數(shù)形結(jié)合思想,將復(fù)雜問題簡單化、將抽象問題具體化,達到事半功倍的效果.
【典例】【20xx福建4月質(zhì)檢】如圖,有一碼頭和三個島嶼, , , .
(1)求兩個島嶼間的距離;
(2)某游船擬載游客從碼頭前往這三個島嶼游玩,然后返回碼頭.問該游船應(yīng)按何路線航行,才能使得總航程最短?求出最短航程.
【答案】(1)(2)
又因為在中, ,所以,
所以,從而,
即兩個島嶼間的距離為;
其航程為.