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2020屆高考數(shù)學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 沖刺經(jīng)典專題 第二編 講專題 專題二 三角函數(shù)、解三角形與平面向量 第2講 三角恒等變換與解三角形練習(xí) 文

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2020屆高考數(shù)學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 沖刺經(jīng)典專題 第二編 講專題 專題二 三角函數(shù)、解三角形與平面向量 第2講 三角恒等變換與解三角形練習(xí) 文_第1頁
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1、第2講 三角恒等變換與解三角形 「考情研析」 正弦定理、余弦定理以及解三角形問題是高考的必考內(nèi)容,主要考查:1.邊和角的計算. 2.三角形形狀的判斷. 3.面積的計算. 4.有關(guān)參數(shù)的范圍問題.由于此內(nèi)容應(yīng)用性較強,與實際問題結(jié)合起來進行命題將是今后高考的一個關(guān)注點,不可輕視. 核心知識回顧 1.兩角和與差的正弦、余弦、正切公式 sin(α±β)=sinαcosβ±cosαsinβ; cos(α±β)=cosαcosβ?sinαsinβ; tan(α±β)=. 2.二倍角的正弦、余弦、正切公式 sin2α=2sinαcosα; cos2α=cos2α-sin2α=2cos2α

2、-1=1-2sin2α; tan2α=; cos2α=,sin2α=. 3.輔助角公式 asinα+bcosα= sin(α+φ). 4.正弦定理 ===2R(2R為△ABC外接圓的直徑). 變形:a=2RsinA,b=2RsinB,c=2RsinC. sinA=,sinB=,sinC=. a∶b∶c=sinA∶sinB∶sinC. 5.余弦定理 a2=b2+c2-2bccosA,b2=a2+c2-2accosB,c2=a2+b2-2abcosC. 推論:cosA=, cosB=, cosC=. 6.面積公式 S△ABC=bcsinA=acsinB=absinC

3、. 7.常用結(jié)論 (1)三角形內(nèi)角和A+B+C=π; (2)a>b>c?A>B>C?sinA>sinB>sinC; (3)sin(A+B)=sinC,cos(A+B)=-cosC. 熱點考向探究 考向1 三角恒等變換與求值 例1 (1)已知α為第一象限角,cosα=,則 =(  ) A. B. C. D.- 答案 C 解析 ∵cosα=且α為第一象限角,∴sinα=, ∴sin2α=2sinαcosα=2××=, cos2α=2cos2α-1=2×2-1=-, ∴===. (2)已知θ∈(0,π),且sin=,則tan2θ=(  ) A. B

4、. C.- D. 答案 C 解析 ∵sin=(sinθ-cosθ)=,∴sinθ-cosθ=.又∵θ∈(0,π),且sin2θ+cos2θ=1, ∴∴tanθ=,tan2θ==-. (3)(2019·四川德陽高三第二次診斷)已知α為銳角,且tanα=,則cos=(  ) A.- B.- C. D. 答案 A 解析 cos=-sin2α=-2sinαcosα= ==-. (1)三角恒等變換的常用技巧是“化異為同”,即“化異名為同名”“化異次為同次”“化異角為同角”,其中涉及sin2,cos2時,常逆用二倍角余弦公式降冪. (2)常見的“變角”技巧:α=

5、(α+β)-β=β-(β-α),α=[(α+β)+(α-β)],+α=-,α=-等,使用“變角”技巧時,應(yīng)根據(jù)已知條件中的角,選擇恰當(dāng)變角技巧. 1.在△ABC中,若tanAtanB=tanA+tanB+1,則cosC的值為(  ) A.- B. C. D.- 答案 B 解析 由tanAtanB=tanA+tanB+1,可得=-1,即tan(A+B)=-1.又因為A,B是△ABC的內(nèi)角,即A+B∈(0,π),所以A+B=,易知C=,cosC=. 2.(2019·遼寧撫順高三一模)已知函數(shù)f(x)=sinx-cos,若在區(qū)間上f(x)≥a恒成立,則實數(shù)a的最大值是(

6、  ) A.- B.- C. D. 答案 A 解析 函數(shù)f(x)=sinx-cos=sinx-cosx=sin,由于0≤x≤,故-≤x-≤,-≤ sin≤.當(dāng)x=0時,函數(shù)的最小值為-.由于在區(qū)間上f(x)≥a恒成立,故a≤-,所以a的最大值為-.故選A. 3.已知tan=,且-<α<0,則等于(  ) A.- B.- C.- D. 答案 A 解析 由tan==,得tanα=-.又-<α<0,所以sinα=-.故==2sinα=-. 考向2  正弦定理與余弦定理的應(yīng)用 例2 (2019·遼寧撫順高三一模)已知a,b,c分別是△ABC的三個內(nèi)角A,B,

7、C的對邊,若a=10,角B是最小的內(nèi)角,且3c=4asinB+3bcosA. (1)求sinB的值; (2)若c=14,求b的值. 解 (1)由3c=4asinB+3bcosA且A+B+C=π, 由正弦定理得3sinC=4sinAsinB+3sinBcosA, 即3sin(A+B)=4sinAsinB+3sinBcosA, 由于00,整理可得3cosB=4sinB, 又sinB>0,所以sinB=. (2)因為角B是最小的內(nèi)角,所以0

8、 (1)利用正、余弦定理解三角形時,涉及邊與角的余弦的積時,常用正弦定理將邊化為角,涉及邊的平方時,一般用余弦定理. (2)涉及邊a,b,c的齊次式時,常用正弦定理轉(zhuǎn)化為角的正弦值,再利用三角公式進行變形. (3)涉及正、余弦定理與三角形面積綜合問題,求三角形面積時用S=absinC形式的面積公式. 已知△ABC中,角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,且滿足acos2C+2ccosAcosC+a+b=0. (1)求角C的大?。? (2)若b=4sinB,求△ABC面積S的最大值. 解 (1)由acos2C+2ccosAcosC+a+b=0,得 a·(2cos2C-1)+

9、2ccosAcosC+a+b=0, 即2acos2C+2ccosAcosC+b=0. 由正弦定理,得2sinAcos2C+2sinCcosAcosC+sinB=0, ∴2cosCsin(A+C)+sinB=0,即2cosCsinB+sinB=0. ∵0°

10、. 考向3 解三角形的綜合問題 角度1 解三角形與三角恒等變換的綜合 例3 (2019·福建省高三模擬)已知在△ABC中,AC=3,C=120°,cosA=sinB. (1)求邊BC的長; (2)設(shè)D為AB邊上一點,且△BCD的面積為,求sin∠BDC. 解 (1)由cosA=sinB及C=120°, 得cos(60°-B)=sinB, 展開得cosB+sinB-sinB=0, 即cos(B+60°)=0,所以B=30°. 所以A=60°-B=30°,即A=B=30°,所以BC=AC=3. (2)由S△BCD=×3×BD×sin30°=,解得BD=. 在△BCD中,C

11、D2=BC2+BD2-2BC·BDcosB, 所以CD=. 由=,得=×2, 所以sin∠BDC=. 正、余弦定理與三角恒等變換的綜合問題,應(yīng)先利用三角恒等變換公式將函數(shù)關(guān)系式變形為只含一個角的一種三角函數(shù)形式后,再根據(jù)要求求解. (2019·江西南昌高三適應(yīng)性測試)在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,已知=. (1)求的值; (2)若cosB=,b=2,求△ABC的面積. 解 (1)由正弦定理,得=, 所以=, 即(cosA-2cosC)sinB=(2sinC-sinA)cosB, cosAsinB-2cosCsinB=2sinCcosB-sin

12、AcosB, cosAsinB+sinAcosB=2sinCcosB+2cosCsinB 化簡得sin(A+B)=2sin(B+C), 又A+B+C=π,所以sinC=2sinA,因此=2. (2)由=2,得c=2a, 由余弦定理b2=a2+c2-2accosB及cosB=,b=2, 得4=a2+4a2-4a2×,得a=1,從而c=2. 又因為cosB=,且0

13、CED=,EC=. (1)求sin∠BCE的值; (2)求CD的長. 解 (1)在△BEC中,由正弦定理,知=. ∵B=,BE=1,CE=, ∴sin∠BCE===. (2)∵∠CED=B=,∴∠DEA=∠BCE, ∴cos∠DEA== ==. ∵A=,∴△AED為直角三角形,又AE=5, ∴ED===2. 在△CED中,CD2=CE2+DE2-2CE·DE·cos∠CED=7+28-2××2×=49. ∴CD=7. 利用正、余弦定理求解平面幾何中的問題,應(yīng)根據(jù)圖形特征及已知條件,將所給量及待求量放在同一個三角形中,結(jié)合三角形內(nèi)角和定理、外角和定理及正、余弦定

14、理求解. (2019·廣東江門高三一模)平面四邊形ABCD中,邊AB=BC=5,CD=8,對角線BD=7. (1)求內(nèi)角C的大??; (2)若A,B,C,D四點共圓,求邊AD的長. 解 (1)在△BCD中,cosC==,C=. (2)因為A,B,C,D四點共圓,所以A=π-C=, 在△ABD中,BD2=AB2+AD2-2AB·AD·cosA, 49=25+AD2+5AD,解得AD=3或AD=-8, 又AD>0,所以AD=3. 真題押題 『真題模擬』 1.(2019·山東聊城高三一模)設(shè)函數(shù)f(x)=sinx-cosx,若對于任意的x∈R,都有f(2θ-x)=f(x),則

15、sin=(  ) A. B.- C. D.- 答案 B 解析 f(x)=sinx-cosx=sin,由f(2θ-x)=f(x),得x=θ是函數(shù)f(x)的對稱軸,得θ-=+kπ,k∈Z,得θ=+kπ,k∈Z.∴sin=sin=sin=-.故選B. 2.(2018·全國卷Ⅲ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c.若△ABC的面積為,則C=(  ) A. B. C. D. 答案 C 解析 由題可知S△ABC=absinC=,所以a2+b2-c2=2absinC.由余弦定理得a2+b2-c2=2abcosC,所以sinC=cosC.∵C∈(0,π),∴C=

16、.故選C. 3.(2019·全國卷Ⅱ)已知α∈,2sin2α=cos2α+1,則sinα=(  ) A. B. C. D. 答案 B 解析 由2sin2α=cos2α+1,得4sinαcosα=2cos2α. 又∵α∈,∴tanα=,∴sinα=.故選B. 4.(2019·河南頂級名校高三四模)已知α∈,β∈,sin(2α+β)=sinβ,cosβ的最小值為(  ) A. B. C. D. 答案 A 解析 因為sin(2α+β)=sinβ,即sin[(α+β)+α]=sin[(α+β)-α],則sin(α+β)cosα+cos(α+β)sinα=[sin(α+β)

17、cosα-cos(α+β)sinα],有sin(α+β)cosα=5cos(α+β)sinα?tan(α+β)=5tanα,即=5tanα,那么tanβ==,∵α∈,β∈,∴tanα>0,tanβ>0,∴tanβ≤=,當(dāng)5tanα=即tanα=時等號成立.因此tan2β==≤,即cos2β≥,又β∈,cosβ>0?cosβ≥.故選A. 5.(2018·全國卷Ⅱ)已知sinα+cosβ=1,cosα+sinβ=0,則sin(α+β)=______. 答案?。? 解析 解法一:因為sinα+cosβ=1,cosα+sinβ=0,所以(1-sinα)2+(-cosα)2=1,所以sinα=,co

18、sβ=,因此sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ=×-cos2α=-1+sin2α=-1+=-. 解法二:由(sinα+cosβ)2+(cosα+sinβ)2=1,得2+2sin(α+β)=1,所以sin(α+β)=-. 6.(2019·浙江高考)在△ABC中,∠ABC=90°,AB=4,BC=3,點D在線段AC上.若∠BDC=45°,則BD=________,cos∠ABD=________. 答案   解析 如圖, 易知sin∠C=, cos∠C=. 在△BDC中,由正弦定理可得 =, ∴BD===. 由∠ABC=∠ABD+∠CBD=90°,

19、可得cos∠ABD=cos(90°-∠CBD)=sin∠CBD =sin[π-(∠C+∠BDC)]=sin(∠C+∠BDC) =sin∠C·cos∠BDC+cos∠C·sin∠BDC =×+×=. 『金版押題』 7.已知sinx+cosx=,則cos=(  ) A.- B. C.- D. 答案 B 解析 sinx+cosx=2=2=2cos=,即cos=. 8.在△ABC中,角A,B,C所對的邊分別是a,b,c,若=,則cosB=(  ) A.- B. C.- D. 答案 B 解析 在△ABC中,由正弦定理,得==1, ∴tanB=,又B∈(0,π),∴B

20、=,cosB=.故選B. 配套作業(yè) 一、選擇題 1.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知角α的頂點與原點O重合,始邊與x軸的非負(fù)半軸重合,終邊上一點M的坐標(biāo)為(,1),則cos的值是(  ) A.- B.0 C. D.1 答案 B 解析 由已知得sinα=,cosα=,所以cos=cosα-sinα=0. 2. (2019·貴州凱里第一中學(xué)模擬)如圖,是我國古代數(shù)學(xué)家趙爽的弦圖,它是由四個全等的直角三角形與一個小正方形拼成的一個大正方形,如果大正方形的面積為225,小正方形的面積為9,直角三角形較小的銳角為α,則sin2α=(  ) A. B. C.

21、D. 答案 D 解析 ∵大正方形的面積為225,小正方形的面積為9,∴大正方形的邊長為15,小正方形的邊長為3.設(shè)四個全等的直角三角形的長直角邊為x,則短直角邊為x-3,由勾股定理得x2+(x-3)2=152,解得x=12,α為直角三角形較小的銳角,所以sinα=,cosα=,所以sin2α=2sinαcosα=. 3.在△ABC中,角A,B,C的對邊分別是a,b,c.若 a=b,A=2B,則cosB=(  ) A. B. C. D. 答案 B 解析 ∵a=b,由正弦定理,得sinA=sinB.① 又∵A=2B,∴sinA=sin2B,sinA=2sinBcosB.② 由

22、①②且角B為△ABC的內(nèi)角得cosB=. 4.(2019·內(nèi)蒙古呼和浩特市3月質(zhì)檢)在平面直角坐標(biāo)系中,角α的終邊過P(-2,1),則cos2α-sin2α的值為(  ) A. B. C. D. 答案 B 解析 ∵在平面直角坐標(biāo)系中,角α的終邊過P(-2,1),∴tanα==-,則cos2α-sin2α===,故選B. 5.(2019·四川德陽第二次模擬)在△ABC中,BD是AC邊上的高,A=,cos∠ABC=-,則=(  ) A. B. C. D. 答案 A 解析 ∵cos∠ABC=-,∴sin∠ABC==,sinC=sin=(sin∠ABC+cos∠ABC)=,

23、∵BD是AC邊上的高,∴BD=BCsinC=BC, 如圖,由正弦定理可知=, 即AC=BC,∴==,故選A. 6.如圖,在△ABC中,B=45°,D是BC邊上一點,AD=5,AC=7,DC=3,則AB=(  ) A. B. C. D. 答案 A 解析 在△ACD中,由余弦定理可得cosC==,則sinC=.在△ABC中,由正弦定理可得=,則AB=,選A. 7.(2019·河南信陽高三模擬)已知函數(shù)f(x)=2sinxcosx-2cos2x+1,且y=f(x)的圖象沿x軸方向平移m個單位后所得的圖象關(guān)于坐標(biāo)原點對稱,則|m|的最小值為(  ) A. B. C.

24、 D. 答案 C 解析 f(x)=2sinxcosx-2cos2x+1=sin2x-cos2x=2sin,將y=f(x)的圖象向左平移m個單位(若m<0則為向右平移-m個單位),得到g(x)=2sin,因為平移后圖象關(guān)于點(0,0)對稱,將(0,0)代入g(x),得sin=0,可得2m-=kπ,k∈Z,m=+,k∈Z,則|m|的最小值為.故選C. 二、填空題 8.已知cos+sinα=,則cos的值是________. 答案?。? 解析 ∵cos+sinα=cos=, ∴cos=2cos2-1=-. 9.(2019·遼寧遼南協(xié)作體高三一模)已知cosα=,α∈,則的值為_____

25、___. 答案?。? 解析 由cosα=,α∈,得sinα=-=-,∴====-. 10.在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對邊分別是a,b,c,若sin2A-sin2B=sinBsinC,sinC=2sinB,則A=________. 答案 30° 解析 根據(jù)正弦定理可得a2-b2=bc,c=2b,解得a=b.根據(jù)余弦定理cosA===,得A=30°. 11.已知不等式3sincos+cos2--m≤0對任意的-≤x≤恒成立,則實數(shù)m的取值范圍是________. 答案 [,+∞) 解析 依題意得,3sincos+cos2--m=sin+cos-m=sin-m≤0在上恒成立,∴m≥

26、sin在上恒成立,由于-≤+≤, ∴-≤ sin≤ ,故m≥. 三、解答題 12.(2019·上海金山區(qū)第二學(xué)期質(zhì)檢)已知△ABC中,tanA=,tanB=,AB=.求: (1)角C的大??; (2)△ABC中最小邊的邊長. 解 (1)tanC=tan[π-(A+B)]=-tan(A+B) =-=-=-1,所以C=. (2)因為tanA

27、C. 解 (1)由已知B=,a2-ab-2b2=0, 結(jié)合正弦定理得2sin2A-sinA-1=0, 于是sinA=1或sinA=-(舍去). 因為0

28、 (1)由sinB+cosB=0得,tanB=-,又0

29、=, 由余弦定理,得 BD2=AB2+AD2-2AB·AD·cosA, 即BD2=4+1-2×2×1×cos,解得BD=. 在△ABD中,由正弦定理,得=, 即=,解得sin∠ADB=. (2)設(shè)∠CBD=α,因為AD∥BC,所以∠ADB=∠CBD=α,所以sinα=. 因為0<α<,所以cosα=,因為∠BDC=, 所以sinC=sin=sincosα-cossinα=. 在△BCD中,由正弦定理得 =,即=,解得BC=7. 所以S△BCD=BD·BC·sinα=××7×=, S△ABD=AB·AD·sin∠BAD=×2×1×sin=. 所以四邊形ABCD的面積S=

30、S△BCD+S△ABD=+=4. 16. 如圖,已知a,b,c分別為△ABC三個內(nèi)角A,B,C的對邊,且acosC+asinC-b-c=0. (1)求A; (2)若AD為BC邊上的中線,cosB=,AD=,求△ABC的面積. 解 (1)acosC+asinC-b-c=0, 由正弦定理得sinAcosC+sinAsinC=sinB+sinC, 即sinAcosC+sinAsinC=sin(A+C)+sinC, 又sinC≠0,所以化簡得sinA-cosA=1, 所以sin(A-30°)=. 在△ABC中,0°

31、△ABC中,因為cosB=,所以sinB=. 所以sinC=sin(A+B)=×+×=. 由正弦定理,得==. 設(shè)a=7x,c=5x(x>0),則在△ABD中,AD2=AB2+BD2-2AB·BDcosB,即=25x2+×49x2-2×5x××7x×,解得x=1,所以a=7,c=5,故S△ABC=acsinB=10. 三角函數(shù)與解三角形類解答題 (12分)已知函數(shù)f(x)=sinωxcosωx-sin2ωx+1(ω>0)的圖象中相鄰兩條對稱軸之間的距離為. (1)求ω的值及函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間; (2)已知a,b,c分別為△ABC中角A,B,C的對邊,且滿足a=,f(A

32、)=1,求△ABC面積S的最大值. 解題思路 (1)首先將函數(shù)解析式化為“一角一函數(shù)”的形式,然后利用函數(shù)圖象中對稱軸之間的距離確定函數(shù)的周期,從而求得ω的值,最后利用換元法求得函數(shù)的遞減區(qū)間;(2)根據(jù)第(1)問所得,利用f(A)=1求得角A,再根據(jù)余弦定理建立b,c的關(guān)系式,利用基本不等式求得bc的最大值,將其代入面積公式即可. 解 (1)f(x)=sin2ωx-+1=sin+.(3分) 因為函數(shù)f(x)的圖象中相鄰兩條對稱軸之間的距離為,所以T=π,即=π,所以ω=1.(4分) 所以f(x)=sin+. 令+2kπ≤2x+≤+2kπ(k∈Z),解得+kπ≤x≤+kπ(k∈Z).

33、 所以函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(k∈Z).(6分) (2)由f(A)=1得sin=.因為2A+∈, 所以2A+=,得A=.(8分) 由余弦定理得a2=b2+c2-2bccosA,即()2=b2+c2-2bccos,(9分) 所以bc+3=b2+c2≥2bc,解得bc≤3,當(dāng)且僅當(dāng)b=c時等號成立.(11分) 所以S△ABC=bcsinA≤×3×=. 故△ABC面積S的最大值為.(12分) 1.化簡:用誘導(dǎo)公式、和角公式、差角公式和倍角公式化簡給3分. 2.求ω值:運用三角函數(shù)的對稱軸及周期性求ω值給1分. 3.求單調(diào)區(qū)間:利用三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間求f(x)的單調(diào)區(qū)間給

34、2分. 4.求角:已知三角函數(shù)值求角給2分. 5.建立關(guān)系式:利用余弦定理得出b,c的關(guān)系式給1分. 6.求最值:利用基本不等式求出bc的最大值給2分. 7.求面積最值:代入面積公式求最大值給1分. 1.發(fā)現(xiàn)差異:觀察角、函數(shù)運算的差異,即進行所謂的“差異分析”. 2.尋找聯(lián)系:運用相關(guān)公式,找出差異之間的內(nèi)在聯(lián)系. 3.合理轉(zhuǎn)化:選擇恰當(dāng)?shù)墓酱偈共町惖霓D(zhuǎn)化. 4.挖掘隱含:如定義域、銳角、三角函數(shù)值的正負(fù)對角的范圍的影響,將已知的三角函數(shù)值與特殊角的三角函數(shù)值比較、縮小角的范圍等等. [跟蹤訓(xùn)練]  (2019·天津九校聯(lián)考)(12分)在△ABC中,a,b,c分別是

35、角A,B,C的對邊,若b=c,且2sinB=sinA. (1)求sinB的值; (2)求cos的值; (3)若b=2,求△ABC的面積. 解 (1)因為2sinB=sinA, 所以2b=a,即a=b,(1分) 所以cosB===,(3分) 因為B∈(0,π),所以sinB=.(4分) (2)由(1)可知cosB=.(5分) 因為sin2B=2sinBcosB=2××=, cos2B=2cos2B-1=2×2-1=-.(6分) 所以cos=cos2Bcos-sin2Bsin =-×-×=-.(8分) (3)因為b=2,所以c=2,a=,(10分) 所以S△ABC=acsinB=××2×=.(12分) - 21 -

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