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解三角形问题是在学习了三角函数与平面向量的基础上,对任意三角形的边长和角度关系所作的进一步探索和研究,是高中数学中的传统内容,也是高考中的必考知识点.教材比较关注探索、推理的思维过程,教学重点放在了运算上,题目容易入手,但有时上手较难.如何有效、快速地解好三角形问题?笔者认为,我们应该掌握好以下几种常见的解题策略.
一、熟悉正弦定理、余弦定理的适用类型
1.正弦定理的适用类型
(1)已知一边和两角,可以求另一角和两边
例1在△ABC中,已知A=60°,B=45°,BC=32,解三角形.
分析:由三角形内角和为180°,得C=75°,再由正弦定理BC1sinA=AC1sinB=AB1sinC,求得AC=23,AB=3+3.
(2)已知两边和其中一边的对角,可先求另一边的对角,再求出其它边和角
例2在△ABC中,若a=3,b=3,A=π13,解三角形.
分析:先用正弦定理求出sinB=bsinA1a=3×31213=112,再根据大边对大角得:B=π16,最后由三角形内角和为π,得C=π12,从而c=a2+b2=23.
2.余弦定理的适用类型
(1)已知两边和它们的夹角,可以求第三边和其它两个角
例3设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=1,b=2,cosC=114,则sinB=.
分析:先由余弦定理求出边c=a2+b2-2abcosC=2,从而B=C,00,因此sinB=sinC=1514.
(2)已知三边,可以求三个内角
例4如图,正方形ABCD的边长为1,延长BA至E,使AE=1,连接EC,ED,则sin∠CED的值为.
分析:此题其实是考查已知三边求角的问题,易知CE=5,DE=2,CD=1,则由余弦定理得:
cos∠CED=2+5-112×2×5=3110,
从而sin∠CED=10110.
二、熟练运用三角形中边、角互化的思想
由a1sinA=b1sinB=c1sinC=2R,得sinA=a12R,sinB=b12R,sinC=c12R称为角化边;a=2RsinA,b=2RsinB,c=2RsinC称为边化角.由余弦定理变形得:cosA=b2+c2-a212bc,cosB=a2+c2-b212ac,cosC=b2+a2-c212ab,从左到右称为角化边,反之称为边化角.
例5在△ABC中,已知sin2B-sin2C-sin2A=3sinAsinC,则角B的大小为.
分析:本题给出的是已知各角正弦的条件,因此应以正弦定理作为切入点进行边角转化.
解:由正弦定理得:sinA=a12R,sinB=b12R,sinC=c12R,代入得:b2-c2-a2=3ac,由余弦定理将边转化为角,得cosB=-312,B∈(0,π),所以B=516π.
例6在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,且cosC1cosB=2a-c1b,则角B的大小为.
方法1:观察条件,等式左边为余弦而右边是边的条件,而此题是要求角,因此可尝试把边的条件转化为角的条件.
解:由正弦定理可得cosC1cosB=2sinA-sinC1sinB,cosCsinB=2sinAcosB-sinCcosB,
cosCsinB+sinCcosB=2sinAcosB,由两角和的正弦公式,得sin(B+C)=2sinAcosB,由三角形内角和为π,可得:sin(π-A)=2sinAcosB=sinA,00,所以得cosB=112,B∈(0,π),因而角B=π13.
方法2:也可以把左边的角化边作为切入点.
解:由余弦定理代入cosC和cosB,得a2+c2-b2=ac,又a2+c2-b2=2accosB,所以得cosB=112,B∈(0,π),因而角B=π13.
三、熟练进行三角函数恒等变形
例7在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sinB(tanA+tanC)=tanAtanC,
(1)求证:a,b,c成等比数列;(2)若a=1,c=2,求△ABC的面积S.
解:(1)由已知得:sinB(sinAcosC+cosAsinC)=sinAsinC,sinBsin(A+C)=sinAsinC,即sin2B=sinAsinC,再由正弦定理可得:b2=ac,所以a,b,c成等比数列.
(2)若a=1,c=2,则b2=ac=2,∴cosB=a2+c2-b212ac=314,sinB=714,故△ABC的面积S=112acsinB=112×1×2×714=714.
例8在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,且8sin2B+C12-2cos2A=7,(1)求角A的大小;(2)若a=3,b+c=3,求△ABC的面积.
分析:与例7类似,(1)应该要涉及化简、变形及转化;(2)条件比较抽象,可数形结合.
解:(1)由已知得:8sin2π-A12-2cos2A=7,
8cos2A12-2cos2A=7,
即4(1+cosA)-2(2cos2A-1)=7,整理得:4cos2A-4cosA+1=0,解得:cosA=112,故A的大小为π13.
(2)cosA=b2+c2-a212bc=(b+c)2-2bc-312bc=6-2bc12bc=112,解得:bc=2,
∴S△ABC=112bcsinA=112×2×312=312.
四、充分利用三角形内角和定理
例9在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,且角A,B,C成等差数列,
(1)求sinB的值;(2)若cosC=415,求sinA的值.
解:(1)由角A,B,C成等差数列,即2B=A+C,又A+B+C=π,所以B=π13,故sinB=312.
(2)由A+B+C=π,得:sinA=sin[π-(B+C)]=sin(B+C)=sinBcosC+cosBsinC
=312×415+112×315=43+3110.
结论:由内角和定理可得:sinA=sin(B+C),cosA=-cos(B+C),tanA=-tan(B+C)等等,很多解三角形问题需要用到这些结论.
从以上解法中我们看出,要能够有效的解决三角形问题,一定要熟悉正弦定理、余弦定理及其适用类型;能够熟练应用边、角互化的思想;还要熟悉内角和定理,面积公式(S=112cbsinA),三角形的边边、边角之间的关系(如两边之和大于第三边,大边对大角等等);能够灵活进行三角函数化简、恒等变形;还要有用数形结合的思想来解决问题的意识.如果能够很好地把握以上几点,相信同学们在解三角形问题时一定会事半功倍.
(作者:丁称兴,江苏省溧水高级中学)
(上接第16页)
美好,就像那一碗菜粥一样,永远营养着多情的灵魂。
这是一篇非常典型的考场作文。第一,化大为小,紧扣材料意旨围绕“生态自然”以“珍藏美好”为题给我们写了一个小家的一碗菜粥的故事。却又借小寓大,一碗菜粥表现的是人间至纯至真的亲情乡情和生活的美好。第二,细节传神,写人写狗都活灵活现。父亲吃粥的模样,冒着热气的小狗,惟妙惟肖,那“三人呼出的气便悠悠地飘着,飘到一起合成一个大大的圆圈”特别有蕴味,写出人物的精气神,文章的主旨得以有力张显。第三,巧妙点题。开头的“美好的梦”中间的“这确是我的童年最美好的记忆了。”结尾的“才发现珍藏的美好就是家的温暖”,表现作者非同一般的思维穿插力和纯熟的文字功力。
一、熟悉正弦定理、余弦定理的适用类型
1.正弦定理的适用类型
(1)已知一边和两角,可以求另一角和两边
例1在△ABC中,已知A=60°,B=45°,BC=32,解三角形.
分析:由三角形内角和为180°,得C=75°,再由正弦定理BC1sinA=AC1sinB=AB1sinC,求得AC=23,AB=3+3.
(2)已知两边和其中一边的对角,可先求另一边的对角,再求出其它边和角
例2在△ABC中,若a=3,b=3,A=π13,解三角形.
分析:先用正弦定理求出sinB=bsinA1a=3×31213=112,再根据大边对大角得:B=π16,最后由三角形内角和为π,得C=π12,从而c=a2+b2=23.
2.余弦定理的适用类型
(1)已知两边和它们的夹角,可以求第三边和其它两个角
例3设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=1,b=2,cosC=114,则sinB=.
分析:先由余弦定理求出边c=a2+b2-2abcosC=2,从而B=C,0
(2)已知三边,可以求三个内角
例4如图,正方形ABCD的边长为1,延长BA至E,使AE=1,连接EC,ED,则sin∠CED的值为.
分析:此题其实是考查已知三边求角的问题,易知CE=5,DE=2,CD=1,则由余弦定理得:
cos∠CED=2+5-112×2×5=3110,
从而sin∠CED=10110.
二、熟练运用三角形中边、角互化的思想
由a1sinA=b1sinB=c1sinC=2R,得sinA=a12R,sinB=b12R,sinC=c12R称为角化边;a=2RsinA,b=2RsinB,c=2RsinC称为边化角.由余弦定理变形得:cosA=b2+c2-a212bc,cosB=a2+c2-b212ac,cosC=b2+a2-c212ab,从左到右称为角化边,反之称为边化角.
例5在△ABC中,已知sin2B-sin2C-sin2A=3sinAsinC,则角B的大小为.
分析:本题给出的是已知各角正弦的条件,因此应以正弦定理作为切入点进行边角转化.
解:由正弦定理得:sinA=a12R,sinB=b12R,sinC=c12R,代入得:b2-c2-a2=3ac,由余弦定理将边转化为角,得cosB=-312,B∈(0,π),所以B=516π.
例6在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,且cosC1cosB=2a-c1b,则角B的大小为.
方法1:观察条件,等式左边为余弦而右边是边的条件,而此题是要求角,因此可尝试把边的条件转化为角的条件.
解:由正弦定理可得cosC1cosB=2sinA-sinC1sinB,cosCsinB=2sinAcosB-sinCcosB,
cosCsinB+sinCcosB=2sinAcosB,由两角和的正弦公式,得sin(B+C)=2sinAcosB,由三角形内角和为π,可得:sin(π-A)=2sinAcosB=sinA,00,所以得cosB=112,B∈(0,π),因而角B=π13.
方法2:也可以把左边的角化边作为切入点.
解:由余弦定理代入cosC和cosB,得a2+c2-b2=ac,又a2+c2-b2=2accosB,所以得cosB=112,B∈(0,π),因而角B=π13.
三、熟练进行三角函数恒等变形
例7在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sinB(tanA+tanC)=tanAtanC,
(1)求证:a,b,c成等比数列;(2)若a=1,c=2,求△ABC的面积S.
解:(1)由已知得:sinB(sinAcosC+cosAsinC)=sinAsinC,sinBsin(A+C)=sinAsinC,即sin2B=sinAsinC,再由正弦定理可得:b2=ac,所以a,b,c成等比数列.
(2)若a=1,c=2,则b2=ac=2,∴cosB=a2+c2-b212ac=314,sinB=714,故△ABC的面积S=112acsinB=112×1×2×714=714.
例8在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,且8sin2B+C12-2cos2A=7,(1)求角A的大小;(2)若a=3,b+c=3,求△ABC的面积.
分析:与例7类似,(1)应该要涉及化简、变形及转化;(2)条件比较抽象,可数形结合.
解:(1)由已知得:8sin2π-A12-2cos2A=7,
8cos2A12-2cos2A=7,
即4(1+cosA)-2(2cos2A-1)=7,整理得:4cos2A-4cosA+1=0,解得:cosA=112,故A的大小为π13.
(2)cosA=b2+c2-a212bc=(b+c)2-2bc-312bc=6-2bc12bc=112,解得:bc=2,
∴S△ABC=112bcsinA=112×2×312=312.
四、充分利用三角形内角和定理
例9在△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,且角A,B,C成等差数列,
(1)求sinB的值;(2)若cosC=415,求sinA的值.
解:(1)由角A,B,C成等差数列,即2B=A+C,又A+B+C=π,所以B=π13,故sinB=312.
(2)由A+B+C=π,得:sinA=sin[π-(B+C)]=sin(B+C)=sinBcosC+cosBsinC
=312×415+112×315=43+3110.
结论:由内角和定理可得:sinA=sin(B+C),cosA=-cos(B+C),tanA=-tan(B+C)等等,很多解三角形问题需要用到这些结论.
从以上解法中我们看出,要能够有效的解决三角形问题,一定要熟悉正弦定理、余弦定理及其适用类型;能够熟练应用边、角互化的思想;还要熟悉内角和定理,面积公式(S=112cbsinA),三角形的边边、边角之间的关系(如两边之和大于第三边,大边对大角等等);能够灵活进行三角函数化简、恒等变形;还要有用数形结合的思想来解决问题的意识.如果能够很好地把握以上几点,相信同学们在解三角形问题时一定会事半功倍.
(作者:丁称兴,江苏省溧水高级中学)
(上接第16页)
美好,就像那一碗菜粥一样,永远营养着多情的灵魂。
这是一篇非常典型的考场作文。第一,化大为小,紧扣材料意旨围绕“生态自然”以“珍藏美好”为题给我们写了一个小家的一碗菜粥的故事。却又借小寓大,一碗菜粥表现的是人间至纯至真的亲情乡情和生活的美好。第二,细节传神,写人写狗都活灵活现。父亲吃粥的模样,冒着热气的小狗,惟妙惟肖,那“三人呼出的气便悠悠地飘着,飘到一起合成一个大大的圆圈”特别有蕴味,写出人物的精气神,文章的主旨得以有力张显。第三,巧妙点题。开头的“美好的梦”中间的“这确是我的童年最美好的记忆了。”结尾的“才发现珍藏的美好就是家的温暖”,表现作者非同一般的思维穿插力和纯熟的文字功力。