2020版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 三角函數(shù)、解三角形 第六節(jié) 解三角形學(xué)案 理(含解析)新人教A版
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1、第六節(jié) 解三角形 2019考綱考題考情 考綱要求 考題舉例 考向標(biāo)簽 1.掌握正弦定理、余弦定理,并能解決一些簡單的三角形度量問題 2.能夠運(yùn)用正弦定理、余弦定理等知識和方法解決一些與測量和幾何計算有關(guān)的實際問題 2018·全國卷Ⅰ·T17(利用正弦、余弦定理求角、求邊) 2018·全國卷Ⅱ·T6(利用余弦定理求邊) 2018·全國卷Ⅲ·T9(利用余弦定理求角) 2017·全國卷Ⅰ·T17(正、余弦定理) 2017·全國卷Ⅱ·T17(正、余弦定理) 命題角度: 1.正弦定理和余弦定理 2.解三角形的綜合應(yīng)用 核心素養(yǎng):邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算 1.正弦定理
2、 ===2R 其中2R為△ABC外接圓直徑。 變式:a=2RsinA,b=2RsinB,c=2RsinC。 a∶b∶c=sinA∶sinB∶sinC。 2.余弦定理 a2=b2+c2-2bccosA;b2=a2+c2-2accosB; c2=a2+b2-2abcosC。 變式:cosA=;cosB=; cosC=。 sin2A=sin2B+sin2C-2sinBsinCcosA。 3.解三角形 (1)已知三邊a,b,c。 運(yùn)用余弦定理可求三角A,B,C。 (2)已知兩邊a,b及夾角C。 運(yùn)用余弦定理可求第三邊c。 (3)已知兩邊a,b及一邊對角A。 先用正弦定
3、理,求sinB,sinB=。
①A為銳角時,若a
4、=sinC;cos(A+B)=-cosC;tan(A+B)=-tanC;sin=cos;cos=sin。 4.三角形中的射影定理 在△ABC中,a=bcosC+ccosB;b=acosC+ccosA;c=bcosA+acosB。 一、走進(jìn)教材 1.(必修5P10A組T4改編)在△ABC中,AB=5,AC=3,BC=7,則∠BAC=( ) A. B. C. D. 解析 因為在△ABC中,設(shè)AB=c=5,AC=b=3,BC=a=7,所以由余弦定理得cos∠BAC===-,因為∠BAC為△ABC的內(nèi)角,所以∠BAC=。故選C。 答案 C 2.(必修5P24A組T6改編)如
5、圖,設(shè)點(diǎn)A,B在河的兩岸,一測量者在A的同側(cè)所在的河岸邊選定一點(diǎn)C,測出A,C兩點(diǎn)間的距離為50 m,∠ACB=45°,∠CAB=105°,則A,B兩點(diǎn)間的距離為( ) A. m B.25 m C.50 m D.50 m 解析 在△ABC中,∠ABC=30°,由正弦定理得=,即=,所以AB=50(m),故選C。 答案 C 二、走近高考 3.(2018·全國卷Ⅱ)在△ABC中,cos=,BC=1,AC=5,則AB=( ) A.4 B. C. D.2 解析 因為cosC=2cos2-1=2×2-1=-,所以c2=a2+b2-2abcosC=1+25-2×1×5×=32,所
6、以c=4。故選A。
答案 A
4.(2017·全國卷Ⅰ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c。已知sinB+sinA(sinC-cosC)=0,a=2,c=,則C=( )
A. B.
C. D.
解析 因為sinB+sinA(sinC-cosC)=0,所以sin(A+C)+sinAsinC-sinAcosC=0,所以sinAcosC+cosAsinC+sinAsinC-sinAcosC=0,整理得sinC(sinA+cosA)=0,因為sinC≠0,所以sinA+cosA=0,所以tanA=-1,因為A∈(0,π),所以A=,由正弦定理得sinC===,因為0 7、C=。故選B。
答案 B
三、走出誤區(qū)
微提醒:①利用正弦定理求角,忽視條件限制出現(xiàn)增根;②不會靈活運(yùn)用余弦定理導(dǎo)致運(yùn)算量偏大;③默認(rèn)cosC≠0,出現(xiàn)丟根。
5.在△ABC中,若A=60°,a=4,b=4,則B等于________。
解析 由正弦定理知=,則sinB===。又a>b,則A>B,所以B為銳角,故B=45°。
答案 45°
6.在△ABC中,a=2,b=3,C=60°,則c=________,△ABC的面積等于________。
解析 易知c==,△ABC的面積等于×2×3×=。
答案
7.在△ABC中,角A,B,C滿足sinAcosC-sinBcosC= 8、0,則三角形的形狀為________。
解析 由已知有cosC(sinA-sinB)=0,所以有cosC=0或sinA=sinB,解得C=90°,或A=B。
答案 直角三角形或等腰三角形第1課時 正弦定理和余弦定理
考點(diǎn)一利用正、余弦定理解三角形
【例1】 (2018·天津高考)在△ABC中,內(nèi)角A,B,C所對的邊分別為a,b,c。已知bsinA=acos。
(1)求角B的大小;
(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bsinA=asinB,
又由bsinA=acos,得asinB=acos,
即sinB 9、=cos,可得tanB=。
又因為B∈(0,π),可得B=。
(2)在△ABC中,由余弦定理及a=2,c=3,B=,
有b2=a2+c2-2accosB=7,故b=。
由bsinA=acos,可得sinA=。
因為a 10、C的對邊分別為a,b,c。若asinBcosC+csinBcosA=b,且a>b,則B=( )
A. B.
C. D.
(2)(2019·河南鄭州質(zhì)量預(yù)測)在△ABC中,∠ABC=90°,延長AC到D,使得CD=AB=1,若∠CBD=30°,則AC=________。
解析 (1)由正弦定理得,sinAsinBcosC+sinCsinBcosA=sinB,因為sinB≠0,所以sinAcosC+sinCcosA=,即sin(A+C)=,所以sinB=。已知a>b,所以B不是最大角,所以B=。
(2)設(shè)AC=x(x>0),在△BCD中,由正弦定理得=,所以BD=2sin∠BC 11、D,又sin∠BCD=sin∠ACB=,所以BD=。在△ABD中,(x+1)2=1+2-2··cos(90°+30°),化簡得x2+2x=,即x3=2,故x=,故AC=。
答案 (1)A (2)
考點(diǎn)二判斷三角形形狀
【例2】 (1)在△ABC中,角A,B,C的對邊分別為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
(2)已知△ABC中,角A,B,C的對邊分別是a,b,c,若+=2c,則△ABC的形狀是( )
A.等邊三角形 B.銳角三角形
C.等腰直角三角形 D.鈍角 12、三角形
解析 (1)因為=,所以=。所以b=c。又(b+c+a)(b+c-a)=3bc,所以b2+c2-a2=bc,所以cosA===。因為A∈(0,π),所以A=。所以△ABC是等邊三角形。
(2)因為+=2c,所以由正弦定理可得+=2sinC,而+≥2=2,當(dāng)且僅當(dāng)sinA=sinB時取等號。所以2sinC≥2,即sinC≥1。又sinC≤1,故可得sinC=1,所以C=90°。又因為sinA=sinB,所以A=B。故△ABC為等腰直角三角形。故選C。
答案 (1)C (2)C
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。
13、
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。此時要注意應(yīng)用A+B+C=π這個結(jié)論。
【變式訓(xùn)練】 (2019·山西太原五中模擬)在△ABC中,=sin2(a、b、c分別為角A、B、C的對邊),則△ABC的形狀為( )
A.直角三角形
B.等邊三角形
C.等腰三角形或直角三角形
D.等腰直角三角形
解析 由cosB=1-2sin2得sin2=,所以=,即cosB=。由余弦定理得=,即a2+c2-b2=2a2,所以a2+b2=c2。所以△ABC為直角三角形,又無法判斷兩直角邊是否相等。故選A。
解析:由正弦定理得cosB=,又sinA=sin(B+C)= 14、sinBcosC+cosBsinC,所以cosBsinC=sinBcosC+cosBsinC,即sinBcosC=0,又sinB≠0,所以cosC=0,又角C為三角形的內(nèi)角,所以C=,所以△ABC為直角三角形,又無法判斷兩直角邊是否相等。故選A。
答案 A
考點(diǎn)三三角形的面積問題
【例3】 (2017·全國卷Ⅲ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c。已知sinA+cosA=0,a=2,b=2。
(1)求c;
(2)設(shè)D為BC邊上一點(diǎn),且AD⊥AC,求△ABD的面積。
解 (1)由已知條件可得tan A=-,A∈(0,π),所以A=,在△ABC中,由余弦定理得28=4+ 15、c2-4ccos,即c2+2c-24=0,
解得c=-6(舍去),或c=4。
(2)如圖,由題設(shè)可得∠CAD=,
所以∠BAD=∠BAC-∠CAD=,
故△ABD面積與△ACD面積的比值為
=1,
又△ABC的面積為×4×2sin∠BAC=2,
所以△ABD的面積為。
解法一:由余弦定理得cosC=,
在Rt△ACD中,cosC=,
所以CD=,所以AD=,DB=CD=,
所以S△ABD=S△ACD=×2××sinC=×=。
解法二:∠BAD=,由余弦定理得cosC=,所以CD=,所以AD=,所以S△ABD=×4××sin∠DAB=。
解法三:過B作BE垂直A 16、D,交AD的延長線于E,在△ABE中,∠EAB=-=,AB=4,所以BE=2,所以BE=CA,從而可得△ADC≌△EDB,所以BD=DC,即D為BC中點(diǎn),所以S△ABD=S△ABC=××2×4×sin∠CAB=。
三角形面積公式的應(yīng)用原則
1.對于面積公式S=absinC=acsinB=bcsinA,一般是已知哪一個角就使用哪一個公式。
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。
【變式訓(xùn)練】 (1)(2018·全國卷Ⅰ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c。已知bsinC+csinB=4asinBsinC,b2+c2-a2=8,則△ABC的 17、面積為________。
(2)在△ABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,btanB+btanA=2ctanB,且a=5,△ABC的面積為2,則b+c的值為________。
解析 (1)因為bsinC+csinB=4asinBsinC,由正弦定理得===2R,可得sinBsinC+sinCsinB=4sinAsinBsinC,因為B,C∈(0,π),所以sinBsinC≠0,即4sinA=2,sinA=,又b2+c2-a2=8=2bccosA>0,所以A=且bc=,則S△ABC=bcsinA=××=。
(2)由正弦定理及btanB+btanA=2ctanB,得sinB·+sin 18、B·=2sinC·,因為B∈(0,π),所以sinB≠0,即cosAsinB+sinAcosB=2sinCcosA,亦即sin(A+B)=2sinCcosA,故sinC=2sinCcosA。因為sinC≠0,所以cosA=,A∈(0,π),所以A=。由面積公式,知S△ABC=bcsinA=2,所以bc=8。由余弦定理,知a2=b2+c2-2bccosA=(b+c)2-3bc,代入可得b+c=7。
答案 (1) (2)7
1.(配合例1使用)在△ABC中,角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,且sin-cos=。
(1)求cosB的值;
(2)若b2-a2=ac,求的值。
解 將s 19、in-cos=兩邊同時平方得,
1-sinB=,得sinB=,故cosB=±,
又sin-cos=>0,所以sin>cos,
所以∈,所以B∈,故cosB=-。
(2)由余弦定理得b2=a2+c2-2accosB=a2+ac,
所以a=c-2acosB=c+a,
所以c=a,故=。
2.(配合例1使用)如圖所示,在△ABC中,B=,D為邊BC上的點(diǎn),E為AD上的點(diǎn),且AE=8,AC=4,∠CED=。
(1)求CE的長;
(2)若CD=5,求cos∠DAB的值。
解 (1)因為∠AEC=π-=,
所以在△AEC中,由余弦定理得AC2=AE2+CE2-2AE·CEcos∠ 20、AEC,
所以160=64+CE2+8CE,
所以CE2+8CE-96=0,
所以CE=4(負(fù)值舍去)。
(2)在△CDE中,由正弦定理得=,
所以5sin∠CDE=4×,所以sin∠CDE=,
因為點(diǎn)D在邊BC上,所以∠CDE>B=,而<,
所以∠CDE只能為鈍角,所以cos∠CDE=-,
所以cos∠DAB=cos=cos∠CDEcos+sin∠CDEsin=-×+×=。
3.(配合例3使用)已知△ABC的面積為3,AC=2,BC=6,延長BC至D,使∠ADC=45°。
(1)求AB的長;
(2)求△ACD的面積。
解 (1)因為S△ABC=×6×2×sin∠ACB 21、=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+36-2×2×6cos150°=84,所以AB==2。
(2)在△ACD中,因為∠ACB=150°,∠ADC=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+)×=。
第2課時 解三角形的綜合應(yīng)用
考點(diǎn)一三角形的實際應(yīng)用
【例1】 如圖,為了測量河對岸A,B兩點(diǎn)之間的距離,觀察者找 22、到一個點(diǎn)C,從C點(diǎn)可以觀察到點(diǎn)A,B;找到一個點(diǎn)D,從D點(diǎn)可以觀察到點(diǎn)A,C;找到一個點(diǎn)E,從E點(diǎn)可以觀察到點(diǎn)B,C;并測量得到:CD=2,CE=2,∠D=45°,∠ACD=105°,∠ACB=48.19°,∠BCE=75°,∠E=60°,則A,B兩點(diǎn)之間的距離為________。
解析 依題意知,在△ACD中,∠CAD=30°,由正弦定理得AC==2,在△BCE中,∠CBE=45°,由正弦定理得BC==3。因為在△ABC中,由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BCcos∠ACB=10,所以AB=。
答案
利用正、余弦定理解決實際問題的一般步驟
1.分析——理解題意, 23、分清已知與未知,畫出示意圖。
2.建?!鶕?jù)已知條件與求解目標(biāo),把已知量與求解量盡量集中在相關(guān)的三角形中,建立一個解斜三角形的數(shù)學(xué)模型。
3.求解——利用正弦定理或余弦定理有序地解三角形,求得數(shù)學(xué)模型的解。
4.檢驗——檢驗上述所求的解是否符合實際意義,從而得出實際問題的解。
【變式訓(xùn)練】 如圖,高山上原有一條筆直的山路BC,現(xiàn)在又新架設(shè)了一條索道AC,小李在山腳B處看索道AC,發(fā)現(xiàn)張角∠ABC=120°;從B處攀登400米到達(dá)D處,回頭看索道AC,發(fā)現(xiàn)張角∠ADC=150°;從D處再攀登800米可到達(dá)C處,則索道AC的長為________米。
解析 在△ABD中,BD=4 24、00米,∠ABD=120°。因為∠ADC=150°,所以∠ADB=30°。所以∠DAB=180°-120°-30°=30°。由正弦定理,可得=,所以=,得AD=400(米)。在△ADC中,DC=800米,∠ADC=150°,由余弦定理得AC2=AD2+CD2-2·AD·CD·cos∠ADC=(400)2+8002-2×400×800×cos150°=4002×13,解得AC=400(米)。故索道AC的長為400米。
答案 400
考點(diǎn)二解三角形與三角函數(shù)的綜合應(yīng)用
【例2】 (2019·遼寧五校聯(lián)考)已知函數(shù)f(x)=cos2x+sin(π-x)cos(π+x)-。
(1)求函數(shù)f(x 25、)在[0,π]上的單調(diào)遞減區(qū)間;
(2)在銳角△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,已知f(A)=-1,a=2,bsinC=asinA,求△ABC的面積。
解 (1)f(x)=cos2x-sinxcosx-
=-sin2x-
=-sin,
由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,
得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z,
又x∈[0,π],
所以函數(shù)f(x)在[0,π]上的單調(diào)遞減區(qū)間為和。
(2)由(1)知f(x)=-sin,
所以f(A)=-sin=-1,
因為△ABC為銳角三角形,所以0
26、nA,所以bc=a2=4,
所以S△ABC=bcsinA=。
解三角形與三角函數(shù)的綜合應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩方面:
(1)利用三角恒等變形化簡三角函數(shù)式進(jìn)行解三角形。
(2)解三角形與三角函數(shù)圖象與性質(zhì)的綜合應(yīng)用。
【變式訓(xùn)練】 (2019·湖南湘東五校聯(lián)考)已知函數(shù)f(x)=sin2x-cos2x-。
(1)求f(x)的最小值,并寫出取得最小值時的自變量x的集合;
(2)設(shè)△ABC的內(nèi)角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,且c=,f(C)=0,若sinB=2sinA,求a,b的值。
解 (1)f(x)=sin2x--=sin2x--1=sin-1。
當(dāng)2x-=2kπ-,即 27、x=kπ-(k∈Z)時,f(x)的最小值為-2,
此時自變量x的集合為。
(2)因為f(C)=0,
所以sin-1=0,又0 28、線段AD的長;
(2)求△ADE的面積。
解 (1)因為c=4,b=2,2ccosC=b,
所以cosC==。
由余弦定理得cosC===,所以a=4,即BC=4。
在△ACD中,CD=2,AC=2,
所以AD2=AC2+CD2-2AC·CD·cos∠ACD=6,
所以AD=。
(2)因為AE是∠BAC的平分線,
所以===2,
又=,所以=2,
所以CE=BC=,DE=2-=。
又因為cosC=,
所以sinC==。
又S△ADE=S△ACD-S△ACE,
所以S△ADE=×DE×AC×sinC=。
平面幾何中解三角形問題的求解思路
1.把所提供的平面圖 29、形拆分成若干個三角形,然后在各個三角形內(nèi)利用正弦、余弦定理求解。
2.尋找各個三角形之間的聯(lián)系,交叉使用公共條件,求出結(jié)果。
提醒:做題過程中,要用到平面幾何中的一些知識點(diǎn),如相似三角形的邊角關(guān)系、平行四邊形的一些性質(zhì),要把這些性質(zhì)與正弦、余弦定理有機(jī)結(jié)合,才能順利解決問題。
【變式訓(xùn)練】 △ABC的垂心H在其內(nèi)部,∠A=30°,AH=,則BH+CH的取值范圍是________。
解析 由已知,得△ABC為銳角三角形,如圖,延長AH,BH,CH分別交BC,AC,AB于點(diǎn)E,F(xiàn),D,因為H是垂心,所以AE⊥BC,BF⊥AC,CD⊥AB,又∠BAC=30°,所以∠ABF=∠ACD=60 30、°。設(shè)∠BAH=θ,θ∈(0°,30°),則∠CAH=30°-θ,又AH=,所以在△ABH中,由正弦定理,得=?BH=2sinθ,在△ACH中,由正弦定理,得=?CH=2sin(30°-θ),所以BH+CH=2sinθ+2sin(30°-θ)=sinθ+cosθ=2sin(θ+30°),因為θ∈(0°,30°),所以θ+30°∈(30°,60°),所以sin(θ+30°)∈,2sin(θ+30°)∈(1,),即BH+CH∈(1,)。
答案 (1,)
考點(diǎn)四三角形中的最值與范圍問題
【例4】 設(shè)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,a=btanA,且B為鈍角。
(1)證明:B-
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