9、背景的解三角形問題
此類問題的本質(zhì)還是主要考查利用正、余弦定理求解三角形或多邊形的邊長(zhǎng)、角度和面積的問題.
[典例感悟]
[例3] (2018·南通調(diào)研)如圖,在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,a=b(sin C+cos C).
(1)求∠ABC;
(2)若∠A=,D為△ABC外一點(diǎn),DB=2,DC=1,求四邊形ABDC面積的最大值.
[解] (1)在△ABC中,因?yàn)閍=b(sin C+cos C),
所以sin A=sin B(sin C+cos C),
所以sin(B+C)=sin B(sin C+cos C),
所以sin Bcos C+co
10、s Bsin C=sin Bsin C+sin Bcos C,
所以cos Bsin C=sin Bsin C,
又因?yàn)镃∈(0,π),故sin C≠0,
所以cos B=sin B,即tan B=1.
又B∈(0,π),所以B=.
(2)在△BCD中,DB=2,DC=1,
BC2=12+22-2×1×2×cos D=5-4cos D.
又A=,由(1)可知∠ABC=,
所以△ABC為等腰直角三角形,
S△ABC=×BC××BC=BC2=-cos D,
又S△BDC=×BD×DC×sin D=sin D,
所以S四邊形ABDC=-cos D+sin D=+sin.
11、
所以當(dāng)D=時(shí),四邊形ABDC的面積有最大值,最大值為+.
[方法技巧]
以平面圖形為背景的解三角形問題的求解思路
建聯(lián)系
在平面幾何圖形中求相關(guān)的幾何量時(shí),需尋找各個(gè)三角形之間的聯(lián)系,交叉使用公共條件,通過公共條件形成等式,常常將所涉及的已知幾何量與所求幾何量集中到某一個(gè)三角形
用定理
①“已知兩角和一邊”或“已知兩邊和其中一邊的對(duì)角”應(yīng)采用正弦定理;
②“已知兩邊和這兩邊的夾角”或“已知三角形的三邊”應(yīng)采用余弦定理
[演練沖關(guān)]
1.(2018·蘇北三市模擬)如圖,在平面四邊形ABCD中,DA⊥AB,DE=1,EC=,EA=2,∠ADC=,且∠CBE,∠BEC,
12、∠BCE成等差數(shù)列.
(1)求sin∠CED;
(2)求BE的長(zhǎng).
解:設(shè)∠CED=α.
因?yàn)椤螩BE,∠BEC,∠BCE成等差數(shù)列,
所以2∠BEC=∠CBE+∠BCE,
又∠CBE+∠BEC+∠BCE=π,
所以∠BEC=.
(1)在△CDE中,
由余弦定理得EC2=CD2+DE2-2CD·DE·cos∠EDC,
由題設(shè)知7=CD2+1+CD,
即CD2+CD-6=0,
解得CD=2(CD=-3舍去).
在△CDE中,由正弦定理得=,
于是sin α===,
即sin∠CED=.
(2)由題設(shè)知0<α<,
由(1)知cos α== =,
又∠AEB=π-
13、∠BEC-α=-α,
所以cos∠AEB=cos=coscos α+sin·sin α=-cos α+sin α=-×+×=.
在Rt△EAB中,cos∠AEB===,
所以BE=4.
2.(2018·鹽城中學(xué)調(diào)研)如圖, 在△ABC中,B=,BC=2,點(diǎn)D在邊AB上,AD=DC,DE⊥AC,E為垂足.
(1)若△BCD的面積為,求CD的長(zhǎng);
(2)若ED=,求A的大?。?
解:(1)由已知得S△BCD=BC·BD·sin B=,
又BC=2,B=,∴BD=,
在△BCD中,由余弦定理得
CD2=BC2+BD2-2BC·BD·cos B=,
∴CD=.
(2)在Rt△CD
14、E中,CD=.
∵AD=DC,∴A=∠DCE,
∴CD==.
在△BCD中,由正弦定理,得=,
又∠BDC=2A,得=,∴CD=,
∴CD==,解得cos A=,∴A=.
[課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練]
A組——大題保分練
1.(2018·徐州摸底測(cè)試)已知△ABC的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,且a+2c=2bcos A.
(1)求角B的大??;
(2)若b=2,a+c=4,求△ABC的面積.
解:(1)因?yàn)閍+2c=2bcos A,
由正弦定理,得sin A+2sin C=2sin Bcos A.
因?yàn)镃=π-(A+B),
所以sin A+2sin(A+B)=2sin
15、 Bcos A.
即sin A+2sin Acos B+2cos Asin B=2sin Bcos A,
所以sin A·(1+2cos B)=0.
因?yàn)閟in A≠0,所以cos B=-.
又因?yàn)?
16、
解:(1)在△ABC中,因?yàn)閍=1,b=2,B-A=,
由正弦定理得,=,
于是2sin A=sin Acos +cos Asin ,即3sin A=cos A,
又sin2A+cos2A=1,所以sin A=.
(2)由(1)知,cos A=,
則sin 2A=2sin Acos A=,cos 2A=1-2sin2A=,
在△ABC中,因?yàn)锳+B+C=π,B-A=,所以C=-2A.
則sin C=sin=sincos 2A-cossin 2A=×+×=.
由正弦定理得,c==.
3.(2018·鹽城三模)在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,AD為邊BC上的中
17、線.
(1)若a=4,b=2,AD=1,求邊c的長(zhǎng);
(2)若·=c2,求角B的大?。?
解:(1)在△ADC中,因?yàn)锳D=1,AC=2,DC=BC=2,
由余弦定理得cos C===.
故在△ABC中,由余弦定理,得c2=a2+b2-2abcos C=42+22-2×4×2×=6,
所以c=.
(2)因?yàn)锳D為邊BC上的中線,
所以=(+),
所以c2=·=·=2+·=c2+cbcos A,
∴c=bcos A.
∴AB⊥BC,∴B=90°.
4.如圖,在梯形ABCD中,已知AD∥BC,AD=1,BD=2,∠CAD=,tan∠ADC=-2.求:
(1)CD的長(zhǎng);
(
18、2)△BCD的面積.
解:(1)因?yàn)閠an∠ADC=-2,
所以sin∠ADC=,cos∠ADC=-.
所以sin∠ACD=sin
=sin
=sin∠ADCcos+cos∠ADCsin
=,
在△ADC中,由正弦定理得CD==.
(2)因?yàn)锳D∥BC,所以cos∠BCD=-cos∠ADC=,sin∠BCD=.
在△BDC中,由余弦定理BD2=BC2+CD2-2·BC·CD·cos∠BCD,
得BC2-2BC-35=0,解得BC=7(負(fù)值舍去),
所以S△BCD=·BC·CD·sin∠BCD=×7××=7.
B組——大題增分練
1.(2018·蘇北四市期初調(diào)研)在斜三
19、角形ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為 a,b,c.
(1)若2sin Acos C=sin B,求的值;
(2)若sin(2A+B)=3sin B,求的值.
解:(1)由正弦定理,得=.
從而2sin Acos C=sin B可化為2acos C=b.
由余弦定理,得2a×=b.
整理得a=c,即=1.
(2)在斜三角形ABC中,A+B+C=π,
所以sin(2A+B)=3sin B可化為sin[π+(A-C)]=
3sin[π-(A+C)],
即-sin(A-C)=3sin(A+C).
故-sin Acos C+cos Asin C=3(sin Acos C+cos
20、 Asin C).
整理,得4sin Acos C=-2cos Asin C,
因?yàn)椤鰽BC是斜三角形,所以sin Acos Acos C≠0,
所以=-.
2.(2018·全國卷Ⅰ)在平面四邊形ABCD中,∠ADC=90°,∠A=45°,AB=2,BD=5.
(1)求cos ∠ADB;
(2)若DC=2,求BC.
解:(1)在△ABD中,由正弦定理得=,
即=,
所以sin ∠ADB=.
由題設(shè)知,∠ADB<90°,
所以cos ∠ADB= =.
(2)由題設(shè)及(1)知,
cos ∠BDC=sin ∠ADB=.
在△BCD中,由余弦定理得
BC2=BD2+DC2
21、-2BD·DC·cos ∠BDC
=25+8-2×5×2×=25,
所以BC=5.
3.(2018·蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研)在△ABC中,三個(gè)內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,設(shè)△ABC的面積為S,且4S=(a2+c2-b2).
(1)求B的大??;
(2)設(shè)向量m=(sin 2A,3cos A),n=(3,-2cos A),
求m·n的取值范圍.
解:(1)由題意,有4×acsin B=(a2+c2-b2),
則sin B=·=cos B.
因?yàn)閟in B≠0,所以cos B≠0,
所以tan B=.
又0
22、n=(3,-2cos A),
得m·n=3sin 2A-6cos2A=3sin 2A-3cos 2A-3=
3sin-3.
由(1)知B=,所以0
23、cos B=2sin(A+B)-sin B,
化簡(jiǎn)得cos A=,則A=60°.
(1)由cos(A+C)=-cos B=-,
得cos B=,所以sin B=.
所以cos C=cos(120°-B)=-cos B+sin B=.
(2)因?yàn)椤ぃ健?-)=·-2=||·||·cos A-||2=bc-b2=-5,
又b=5,解得c=8,
所以△ABC的面積為bcsin A=10.
(3)由·+·=m,
可得··+··=m2.(*)
因?yàn)镺是△ABC外接圓的圓心,
所以·=2,·=2,
又||=,
所以(*)可化為·c2+·b2=m·,
所以m=2(cos Bsin C+sin Bcos C)=2sin(B+C)=2sin A=.