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1、
第六節(jié) 正弦定理與余弦定理、三角形中的幾何計(jì)算
[最新考綱] 掌握正弦定理、余弦定理,并能解決一些簡(jiǎn)單的三角形度量問題.
(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第76頁(yè))
1.正弦、余弦定理
在△ABC中,若角A,B,C所對(duì)的邊分別是a,b,c,R為△ABC的外接圓半徑,則
定理
正弦定理
余弦定理
內(nèi)容
===2R.
a2=b2+c2-2bccos_A;
b2=c2+a2-2cacos_B;
c2=a2+b2-2abcos_C.
變形
(1)a=2Rsin A,b=2Rsin B,
c=2Rsin C;
(2)a∶b∶c=sin A∶sin B∶sin C;
(3)
2、==2R.
cos A=;
cos B=;
cos C=.
2.三角形常用面積公式
(1)S=a·ha(ha表示邊a上的高);
(2)S=absin C=acsin B=bcsin A;
(3)S=r(a+b+c)(r為內(nèi)切圓半徑).
1.在△ABC中,A>B?a>b?sin A>sin B.
2.三角形中的射影定理
在△ABC中,a=bcos C+ccos B;
b=acos C+ccos A;
c=bcos A+acos B.
3.內(nèi)角和公式的變形
(1)sin(A+B)=sin C;
(2)cos(A+B)=-cos C.
一、思考辨析(正確的打“
3、√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)三角形中三邊之比等于相應(yīng)的三個(gè)內(nèi)角之比. ( )
(2)在△ABC中,若sin A>sin B,則A>B. ( )
(3)在△ABC的六個(gè)元素中,已知任意三個(gè)元素可求其他元素. ( )
(4)當(dāng)b2+c2-a2>0時(shí),△ABC為銳角三角形;當(dāng)b2+c2-a2=0時(shí),△ABC為直角三角形;當(dāng)b2+c2-a2<0時(shí),△ABC為鈍角三角形. ( )
[答案](1)× (2)√ (3)× (4)×
二、教材改編
1.已知△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,若A=,B=,a=1,則b=( )
A.2 B.1 C.
4、D.
D [由=得b===×2=.]
2.在△ABC中,若a=18,b=24,A=45°,則此三角形有( )
A.無(wú)解 B.兩解
C.一解 D.解的個(gè)數(shù)不確定
B [∵bsin A=24sin 45°=12,
∴12<18<24,即bsin A<a<b.
∴此三角形有兩解.]
3.在△ABC中,acos A=bcos B,則這個(gè)三角形的形狀為________.
等腰三角形或直角三角形 [由正弦定理,得sin Acos A=sin Bcos B,
即sin 2A=sin 2B,所以2A=2B或2A=π-2B,
即A=B或A+B=,
所以這個(gè)三角形為等腰三角形或直角三角形
5、.]
4.在△ABC中,A=60°,AC=4,BC=2,則△ABC的面積等于________.
2 [因?yàn)椋?,所以sin B=1,所以 B=90°,
所以AB=2,所以S△ABC=×2×2=2.]
(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第76頁(yè))
⊙考點(diǎn)1 利用正、余弦定理解三角形
解三角形的常見題型及求解方法
(1)已知兩角A,B與一邊a,由A+B+C=π及==,可先求出角C及b,再求出c.
(2)已知兩邊b,c及其夾角A,由a2=b2+c2-2bccos A,先求出a,再求出角B,C.
(3)已知三邊a,b,c,由余弦定理可求出角A,B,C.
(4)已知兩邊a,b及其中一邊的對(duì)角A,由正
6、弦定理=可求出另一邊b的對(duì)角B,由C=π-(A+B),可求出角C,再由=可求出c,而通過=求角B時(shí),可能有一解或兩解或無(wú)解的情況.
(1)(2019·全國(guó)卷Ⅰ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,已知asin A-bsin B=4csin C,cos A=-,則=( )
A.6 B.5
C.4 D.3
(2)(2019·全國(guó)卷Ⅰ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.設(shè)(sin B-sin C)2=sin2A-sin Bsin C.
①求A;
②若a+b=2c,求sin C.
(1)A [∵asin A-bsin B=4csin C,
∴
7、由正弦定理得a2-b2=4c2,即a2=4c2+b2.
由余弦定理得cos A====-,∴=6.
故選A.]
(2)[解]?、儆梢阎胹in2B+sin2C-sin2A=sin Bsin C,故由正弦定理得b2+c2-a2=bc.
由余弦定理得cos A==.
因?yàn)?°<A<180°,所以A=60°.
②由①知B=120°-C,由題設(shè)及正弦定理得sin A+sin(120°-C)=2sin C,即+cos C+sin C=2sin C,可得cos(C+60°)=-.
由于0°<C<120°,所以sin(C+60°)=,
故sin C=sin(C+60°-60°)
=sin(
8、C+60°)cos 60°-cos(C+60°)sin 60°
=.
解三角形問題,關(guān)鍵是利用正、余弦定理實(shí)施邊和角的轉(zhuǎn)化,三角變換的相關(guān)公式如兩角和與差的正、余弦公式,二倍角公式等,作為化簡(jiǎn)變形的重要依據(jù).
1.(2019·全國(guó)卷Ⅱ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.已知bsin A+acos B=0,則B=________.
[∵bsin A+acos B=0,∴=.由正弦定理,得-cos B=sin B,∴tan B=-1.又B∈(0,π),∴B=.]
2.在△ABC中,AB=4,AC=7,BC邊上中線AD=,則BC=________.
9 [設(shè)BD=DC
9、=x,∠ADC=α,∠ADB=π-α,
在△ADC中,(7)2=x2+-2x×cos α, ①
在△ABD中,(4)2=x2+-2x×cos(π-α), ②
①+②得x=,
∴BC=9.]
3.(2019·貴陽(yáng)模擬)在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊a,b,c成公差為2的等差數(shù)列,C=120°.
(1)求邊長(zhǎng)a;
(2)求AB邊上的高CD的長(zhǎng).
[解](1)由題意得b=a+2,c=a+4,
由余弦定理cos C=得cos 120°=,即a2-a-6=0,所以a=3或a=-2(舍去),所以a=3.
(2)法一:由(1)知a=3,b=5,c=7,
由三角形的面積公式得
ab
10、sin∠ACB=c×CD,
所以CD===,
即AB邊上的高CD=.
法二:由(1)知a=3,b=5,c=7,
由正弦定理得==,
即sin A=,
在Rt△ACD中,CD=ACsin A=5×=,
即AB邊上的高CD=.
[教師備選例題]
(2018·天津高考)在△ABC中,內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c.已知bsin A=acos.
(1)求角B的大??;
(2)設(shè)a=2,c=3,求b和sin(2A-B)的值.
[解](1)在△ABC中,
由正弦定理=,
可得bsin A=asin B,
又由bsin A=acos,
得asin B=acos,
即
11、sin B=cos,
可得tan B=.
又因?yàn)锽∈(0,π),可得B=.
(2)在△ABC中,由余弦定理及a=2,c=3,B=,有b2=a2+c2-2accos B=7,故b=.
由bsin A=acos,
可得sin A=.
因?yàn)閍<c,故cos A=.
因此sin 2A=2sin Acos A=,
cos 2A=2cos2A-1=,
所以,sin(2A-B)=sin 2Acos B-cos 2Asin B=×-×=.
⊙考點(diǎn)2 與三角形面積有關(guān)的問題
三角形面積公式的應(yīng)用原則
(1)對(duì)于面積公式S=absin C=acsin B=bcsin A,一般是已知哪一個(gè)
12、角就使用哪一個(gè)公式.
(2)與面積有關(guān)的問題,一般要用到正弦定理或余弦定理進(jìn)行邊和角的轉(zhuǎn)化.
(2019·全國(guó)卷Ⅲ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.已知asin=bsin A.
(1)求B;
(2)若△ABC為銳角三角形,且c=1,求△ABC面積的取值范圍.
[解](1)由題設(shè)及正弦定理得sin Asin=sin Bsin A.
因?yàn)閟in A≠0,所以sin=sin B.
由A+B+C=180°,可得sin=cos,
故cos=2sincos.
因?yàn)閏os≠0,故sin=,所以B=60°.
(2)由題設(shè)及(1)知△ABC的面積S△ABC=a.
由正弦定
13、理得a===+.
由于△ABC為銳角三角形,故0°<A<90°,0°<C<90°.
由(1)知A+C=120°,
所以30°<C<90°,故<a<2,從而<S△ABC<.
因此,△ABC面積的取值范圍是.
(1)若已知一個(gè)角(角的大小或該角的正弦值、余弦值),一般結(jié)合題意求夾這個(gè)角的兩邊或兩邊之積,再代入公式求解.
(2)若已知三邊,可先求一個(gè)角的余弦值,再求正弦值,最后代入公式得面積.
(3)若求面積的最值,一般表示為一個(gè)內(nèi)角的三角函數(shù),利用三角函數(shù)的性質(zhì)求解,也可結(jié)合基本不等式求解.
1.(2019·全國(guó)卷Ⅱ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.若b=6,a=
14、2c,B=,則△ABC的面積為________.
6 [法一:因?yàn)閍=2c,b=6,B=,所以由余弦定理b2=a2+c2-2accos B,得62=(2c)2+c2-2×2c×ccos ,得c=2,所以a=4,所以△ABC的面積S=acsin B=×4×2×sin =6.
法二:因?yàn)閍=2c,b=6,B=,所以由余弦定理b2=a2+c2-2accos B,得62=(2c)2+c2-2×2c×ccos ,得c=2,所以a=4,所以a2=b2+c2,所以A=,所以△ABC的面積S=×2×6=6.]
2.在△ABC中,內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c.已知b+c=2acos B.
(1
15、)證明:A=2B;
(2)若△ABC的面積S=,求角A的大?。?
[解](1)證明:由正弦定理得sin B+sin C=2sin Acos B,
故2sin Acos B=sin B+sin(A+B)
=sin B+sin Acos B+cos Asin B,
于是sin B=sin(A-B).
又A,B∈(0,π),故0<A-B<π,
所以B=π-(A-B)或B=A-B,
因此A=π(舍去)或A=2B,所以A=2B.
(2)由S=,得absin C=,
故有sin Bsin C=sin A=sin 2B=sin Bcos B,
由sin B≠0,得sin C=cos B.
16、
又B,C∈(0,π).所以C=±B.
當(dāng)B+C=時(shí),A=;當(dāng)C-B=時(shí),A=.
綜上,A=或A=.
[教師備選例題]
已知△ABC的面積為3,AC=2,BC=6,延長(zhǎng)BC至D,使∠ADC=45°.
(1)求AB的長(zhǎng);
(2)求△ACD的面積.
[解](1)因?yàn)镾△ABC=×6×2×sin∠ACB=3,
所以sin∠ACB=,∠ACB=30°或150°,
又∠ACB>∠ADC,且∠ADC=45°,所以∠ACB=150°,在△ABC中,由余弦定理得AB2=12+36-2×2×6cos 150°=84,所以AB==2.
(2)在△ACD中,因?yàn)椤螦CB=150°,∠ADC=
17、45°,
所以∠CAD=105°,
由正弦定理得=,
所以CD=3+,
又∠ACD=180°-150°=30°,
所以S△ACD=AC·CD·sin∠ACD=×2×(3+)×=.
⊙考點(diǎn)3 判斷三角形的形狀
判斷三角形形狀的兩種思路
(1)化邊: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)化角:通過三角恒等變形,得出內(nèi)角的關(guān)系,從而判斷三角形的形狀.此時(shí)要注意應(yīng)用A+B+C=π這個(gè)結(jié)論.
設(shè)△ABC的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,若bcos C+ccos B=asin A,則△ABC的形狀為( )
A.銳角三角形 B.直角三角形
18、C.鈍角三角形 D.不確定
B [由正弦定理得sin Bcos C+sin Ccos B=sin2A,
∴sin(B+C)=sin2A,
即sin(π-A)=sin2A,sin A=sin2A.
∵A∈(0,π),∴sin A>0,
∴sin A=1,
即A=,∴△ABC為直角三角形.]
在判斷三角形的形狀時(shí),一定要注意解是否唯一,并注重挖掘隱含條件.另外,在變形過程中要注意角A,B,C的范圍對(duì)三角函數(shù)值的影響,在等式變形中,一般兩邊不要約去公因式,應(yīng)提取公因式,以免漏解.
在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,若=,(b+c+a)(b+c-a)=3bc,則△ABC的形狀是( )
A.直角三角形
B.等腰非等邊三角形
C.等邊三角形
D.鈍角三角形
C [因?yàn)椋?,所以?所以b=c.又(b+c+a)(b+c-a)=3bc,所以b2+c2-a2=bc,所以cos A===.因?yàn)锳∈(0,π),所以A=.所以△ABC是等邊三角形.]