1、4.6解三角形解三角形 考试要求1.掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题.2.能够运用正 弦定理、余弦定理等知识和方法解决一些与测量和几何计算有关的实际问题 1正弦定理、余弦定理 在ABC 中,若角 A,B,C 所对的边分别是 a,b,c,R 为ABC 外接圆半径,则 定理正弦定理余弦定理 内容(1) a sin A b sin B c sin C2R (2)a2b2c22bccos A; b2c2a22cacos B; c2a2b22abcos C 变形 (3)a2Rsin A,b2Rsin B,c2Rsin C; (4)sin A a 2R,sin B b 2R,sin
2、 C c 2R; (5)abcsin Asin Bsin C; (6)asin Bbsin A,bsin Ccsin B,asin C csin A (7)cos Ab 2c2a2 2bc ; cos Bc 2a2b2 2ac ; cos Ca 2b2c2 2ab 2三角形常用面积公式 (1)S1 2ah a(ha表示边 a 上的高) (2)S1 2absin C 1 2acsin B 1 2bcsin A. (3)S1 2r(abc)(r 为三角形内切圆半径) 3测量中的几个有关术语 术语名称术语意义图形表示 仰角与俯角 在目标视线与水平视线(两者在同一铅 垂平面内)所成的角中,目标视线在水
3、平 视线上方的叫做仰角,目标视线在水平 视线下方的叫做俯角 方位角 从某点的指北方向线起按顺时针方向到 目标方向线之间的夹角叫做方位角方 位角的范围是 0B 是 sin Asin B 的充要条件吗? 提示在ABC 中,由 AB 可推出 sin Asin B,由 sin Asin B 也可推出 AB,故 AB 是 sin Asin B 的充要条件 题组一思考辨析 1判断下列结论是否正确(请在括号中打“”或“”) (1)三角形中三边之比等于相应的三个内角之比() (2)当 b2c2a21a, 所以 B45或 B135. 故选 BC. 6在ABC 中,acos Abcos B,则这个三角形的形状为
4、答案等腰三角形或直角三角形 解析由正弦定理,得 sin Acos Asin Bcos B, 即 sin 2Asin 2B, 所以 2A2B 或 2A2B, 即 AB 或 AB 2, 所以这个三角形为等腰三角形或直角三角形. 题型一 利用正弦、余弦定理解三角形 例 1 在b2 2aca2c2;acos Bbsin A;sin Bcos B 2这三个条件中任选一个, 补充在下面的问题中,并解决该问题 已知ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,A 3,b 2,求ABC 的 面积 解(1)若选择b2 2aca2c2, 由余弦定理得 cos Ba 2c2b2 2ac 2ac 2ac 2
5、2 , 因为 B(0,),所以 B 4; 由正弦定理 a sin A b sin B, 得 absin A sin B 2sin 3 2 2 3, 因为 A 3,B 4, 所以 C 3 4 5 12, 所以 sin Csin 5 12sin 4 6 sin 4cos 6cos 4sin 6 6 2 4 , 所以 SABC1 2absin C 1 2 3 2 6 2 4 3 3 4 . (2)若选择acos Bbsin A, 则 sin Acos Bsin Bsin A, 因为 sin A0,所以 sin Bcos B, 因为 B(0,),所以 B 4; 由正弦定理 a sin A b sin
6、B, 得 absin A sin B 2sin 3 2 2 3, 因为 A 3,B 4, 所以 C 3 4 5 12, 所以 sin Csin 5 12sin 4 6 sin 4cos 6cos 4sin 6 6 2 4 , 所以 SABC1 2absin C 1 2 3 2 6 2 4 3 3 4 . (3)若选择sin Bcos B 2, 则2sin B 4 2,所以 sin B 4 1, 因为 B(0,),所以 B 4 4, 5 4 , 所以 B 4 2,所以 B 4; 由正弦定理 a sin A b sin B, 得 absin A sin B 2sin 3 2 2 3, 因为 A 3
7、,B 4, 所以 C 3 4 5 12, 所以 sin Csin 5 12sin 4 6 sin 4cos 6cos 4sin 6 6 2 4 , 所以 SABC1 2absin C 1 2 3 2 6 2 4 3 3 4 . 思维升华 (1)正弦定理、余弦定理的作用是在已知三角形部分元素的情况下求解其余元素, 基本思想是方程思想,即根据正弦定理、余弦定理列出关于未知元素的方程,通过解方程求 得未知元素 (2)正弦定理、余弦定理的另一个作用是实现三角形边角关系的互化,解题时可以把已知条件 化为角的三角函数关系,也可以把已知条件化为三角形边的关系 跟踪训练 1 (1)(2018全国)在ABC 中
8、,cos C 2 5 5 ,BC1,AC5,则 AB 等于() A4 2B. 30C. 29D2 5 答案A 解析cos C 2 5 5 , cos C2cos2C 212 5 5 213 5. 在ABC 中,由余弦定理,得 AB2AC2BC22ACBCcos C5212251 3 5 32, AB 324 2. 故选 A. (2)(2020全国)在ABC 中,cos C2 3,AC4,BC3,则 tan B 等于( ) A. 5B2 5C4 5D8 5 答案C 解析由余弦定理得 AB2AC2BC22ACBCcos C42322432 39, 得 AB3,所以 ABBC. 过点 B 作 BDA
9、C,交 AC 于点 D,如图, 则 AD1 2AC2, BD 3222 5, 所以 tanABDAD BD 2 5 2 5 5 , 所以 tanABC 2tanABD 1tan2ABD4 5. 题型二 正弦定理、余弦定理的应用 命题点 1判断三角形的形状 例 2 (1)设ABC 的内角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,若 bcos Cccos Basin A,则 ABC 的形状为() A锐角三角形B直角三角形 C钝角三角形D不确定 答案B 解析由正弦定理得 sin Bcos Csin Ccos Bsin2A, sin(BC)sin2A, 即 sin(A)sin2A,sin Asin2A
10、. A(0,),sin A0,sin A1, 即 A 2,ABC 为直角三角形 (2)(多选)已知 a,b,c 分别是ABC 三个内角 A,B,C 的对边,下列四个命题中正确的是 () A若 tan Atan Btan C0,则ABC 是锐角三角形 B若 acos Abcos B,则ABC 是等腰三角形 C若 bcos Cccos Bb,则ABC 是等腰三角形 D若 a cos A b cos B c cos C,则ABC 是等边三角形 答案ACD 解析tan Atan Btan Ctan Atan Btan C0, A,B,C 均为锐角,选项 A 正确; 由 acos Abcos B 及正弦
11、定理,可得 sin 2Asin 2B, AB 或 AB 2, ABC 是等腰三角形或直角三角形,选项 B 错; 由 bcos Cccos Bb 及正弦定理, 可知 sin Bcos Csin Ccos Bsin B, sin Asin B, AB,选项 C 正确; 由已知和正弦定理,易知 tan Atan Btan C, 选项 D 正确 命题点 2三角形面积的计算 例 3 (1)(2019全国)ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c.若 b6,a2c,B 3, 则ABC 的面积为 答案6 3 解析方法一因为 a2c, b6, B 3, 所以由余弦定理 b 2a2c22accos
12、B, 得 62(2c)2 c222cccos 3 ,得 c2 3,所以 a4 3,所以ABC 的面积 S1 2 acsin B 1 24 32 3sin 36 3. 方法二因为 a2c,b6,B 3,所以由余弦定理 b 2a2c22accos B,得 62(2c)2c2 22cccos 3,得 c2 3,所以 a4 3,所以 a 2b2c2,所以 A 2,所以ABC 的面 积 S1 22 366 3. (2)在ABC 中,角 A,B,C 的对边分别是 a,b,c,且 A 6,a2,则ABC 面积的最大 值为 答案2 3 解析由余弦定理 a2b2c22bccos A, 得 4b2c22bc 3
13、2 2bc 3bc, 所以 bc4(2 3), 所以 SABC1 2bcsin A2 3, 故ABC 面积的最大值为 2 3. 思维升华 (1)判断三角形形状的方法 化边:通过因式分解、配方等得出边的相应关系 化角:通过三角恒等变换,得出内角的关系,此时要注意应用 ABC这个结论 (2)三角形面积计算问题要适当选用公式,可以根据正弦定理和余弦定理进行边角互化 跟踪训练 2 (1)在ABC 中,cos2B 2 ac 2c (a,b,c 分别为角 A,B,C 的对边),则ABC 的形 状为() A等边三角形B直角三角形 C等腰三角形或直角三角形D等腰直角三角形 答案B 解析cos2B 2 1cos
14、 B 2 ,cos2B 2 ac 2c , (1cos B)cac,acos Bca 2c2b2 2a , 2a2a2c2b2,a2b2c2, ABC 为直角三角形 (2)(2018全国)ABC 的内角 A, B, C 的对边分别为 a, b, c.已知 bsin Ccsin B4asin Bsin C,b2c2a28,则ABC 的面积为 答案 2 3 3 解析由 bsin Ccsin B4asin Bsin C, 得 sin Bsin Csin Csin B4sin Asin Bsin C, 因为 sin Bsin C0,所以 sin A1 2. 因为 b2c2a28,所以 cos Ab 2
15、c2a2 2bc 0, 所以 bc8 3 3 , 所以 SABC1 2 8 3 3 1 2 2 3 3 . 题型三 解三角形应用举例 命题点 1测量距离问题 例 4 (2020宁德质检)海洋蓝洞是地球罕见的自然地理现象,被誉为“地球给人类保留宇宙秘 密的最后遗产”,我国拥有世界上已知最深的海洋蓝洞,若要测量如图所示的海洋蓝洞的口 径(即 A,B 两点间的距离),现取两点 C,D,测得 CD80,ADB135,BDCDCA 15,ACB120,则图中海洋蓝洞的口径为 答案80 5 解析由已知得,在ADC 中,ACD15,ADC150,所以DAC15, 由正弦定理得 AC80sin 150 sin
16、 15 40 6 2 4 40( 6 2) 在BCD 中,BDC15,BCD135, 所以DBC30, 由正弦定理 CD sinCBD BC sinBDC, 得 BCCDsinBDC sinCBD 80sin 15 1 2 160sin 1540( 6 2) 在ABC 中,由余弦定理,得 AB21 600(84 3)1 600(84 3)21 600( 6 2)( 6 2)1 21 600161 60041 6002032 000, 解得 AB80 5,故图中海洋蓝洞的口径为 80 5. 命题点 2测量高度问题 例 5 (2021长春质检)海岛算经是中国学者刘徽编撰的一部测量数学著作,现有取自
17、其中 的一个问题:今有望海岛,立两表,齐高三丈,前后相去千步,令后表与前表参相直,从前 表却行一百二十三步,人目着地,取望岛峰,与表末参合,从后表却行一百二十七步,人目 着地,取望岛峰,亦与表末参合,问岛高几何?其大意为:如图所示,立两个三丈高的标杆 BC 和 DE,两标杆之间的距离 BD1 000 步,两标杆的底端与海岛的底端 H 在同一直线上, 从前面的标杆 B 处后退 123 步,人眼贴地面,从地上 F 处仰望岛峰,A,C,F 三点共线,从 后面的标杆 D 处后退 127 步,人眼贴地面,从地上 G 处仰望岛峰,A,E,G 三点也共线, 则海岛的高为(注:1 步6 尺,1 里180 丈1
18、 800 尺300 步)() A1 255 步B1 250 步 C1 230 步D1 200 步 答案A 解 析因 为 AHBC , 所 以 BCFHAF , 所 以 BF HF BC AH . 因 为 AHDE , 所 以 DEGHAG,所以DG HG DE AH.又 BCDE,所以 BF HF DG HG,即 123 123HB 127 1271 000HB, 所以 HB30 750 步,又BF HF BC AH, 所以 AH530 750123 123 1 255(步)故选 A. 命题点 3测量角度问题 例 6 已知岛 A 南偏西 38方向,距岛 A 3 海里的 B 处有一艘缉私艇岛 A
19、 处的一艘走私船正 以 10 海里/小时的速度向岛北偏西 22方向行驶, 问缉私艇朝何方向以多大速度行驶, 恰好用 0.5 小时能截住该走私船? 参考数据:sin 385 3 14 ,sin 223 3 14 解如图,设缉私艇在 C 处截住走私船,D 为岛 A 正南方向上一点,缉私艇的速度为 x 海里/小时,结合题意知 BC0.5x,AC5,BAC1803822120. 由余弦定理可得 BC2AB2AC22ABACcos 120, 所以 BC249, 所以 BC0.5x7, 解得 x14. 又由正弦定理得 sinABCACsinBAC BC 5 3 2 7 5 3 14 , 所以ABC38,
20、又BAD38,所以 BCAD, 故缉私艇以 14 海里/小时的速度向正北方向行驶,恰好用 0.5 小时截住该走私船 素养提升数学抽象是指舍去事物的一切物理属性,得到数学研究对象的思维过程,主要包 括:从数量与数量关系、图形与图形关系中抽象出数学概念及概念之间的关系,从事物的具 体背景中抽象出一般规律和结构,并且用数学符号或数学术语予以表征从实际问题中抽象 出距离、高度、角度等数学问题,然后利用正弦定理、余弦定理求解,很好地体现了数学抽 象的数学素养 跟踪训练 3 如图,一辆汽车在一条水平的公路上向正西行驶,到 A 处时测得公路北侧一山顶 D 在西偏北 30的方向上,行驶 600 m 后到达 B
21、 处,测得此山顶在西偏北 75的方向上,仰角 为 30,则此山的高度 CDm. 答案100 6 解析由题意,在ABC 中,BAC30,ABC18075105,故ACB45. 又 AB600 m,故由正弦定理得 600 sin 45 BC sin 30, 解得 BC300 2 m. 在 RtBCD 中,CDBCtan 30300 2 3 3 100 6 (m) 课时精练课时精练 1(2021安庆模拟)若ABC 的内角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,已知 bsin 2Aasin B, 且 c2b,则a b等于( ) A.3 2 B.4 3 C. 2D. 3 答案D 解析由 bsin 2A
22、asin B, 得 2sin Bsin Acos Asin Asin B,得 cos A1 2. 又 c2b,由余弦定理得 a2b2c22bccos Ab24b24b21 23b 2, 得a b 3. 2(2020唐山模拟)在ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,a2,b3,c4, 设 AB 边上的高为 h,则 h 等于() A. 15 2 B. 11 2 C.3 15 4 D.3 15 8 答案D 解析由余弦定理, 得 cos Ab 2c2a2 2bc 9164 234 21 24 7 8, 则 sin A 1cos 2A 149 64 15 64 15 8 , 则 hACs
23、in Absin A3 15 8 3 15 8 ,故选 D. 3 (2021合肥模拟)在ABC 中, A60, AB2, 且ABC 的面积为 3 2 , 则 BC 的长为() A. 3 2 B. 3 C2 3D2 答案B 解析因为 S1 2ABACsin A 1 22 3 2 AC 3 2 , 所以 AC1, 所以 BC2AB2AC22ABACcos A3. 所以 BC 3. 4(2019全国)ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,已知 asin Absin B4csin C,cos A1 4,则 b c等于( ) A6B5C4D3 答案A 解析asin Absin B4csi
24、n C, 由正弦定理得 a2b24c2, 即 a24c2b2. 由余弦定理得 cos Ab 2c2a2 2bc b 2c24c2b2 2bc 3c 2 2bc 1 4, b c6. 5(多选)某人向正东走了 x km 后向右转了 150,然后沿新方向走 3 km,结果离出发点恰好 3 km,那么 x 的值是() A. 3B2 3C3D6 答案AB 解析如图,ABx,BC3,AC 3,ABC30. 由余弦定理得 3x2923xcos 30. 解得 x23或 x 3, 故选 AB. 6(多选)对于ABC,有如下判断,其中正确的判断是() A若 cos Acos B,则ABC 为等腰三角形 B若AB
25、C 为锐角三角形,有 AB 2,则 sin Acos B C若 a8,c10,B60,则符合条件的ABC 有两个 D若 sin2Asin2B 2,则 2A 2B0,sin Acos B,故正确; 对于 C,由余弦定理可得 b8210228101 2 84,只有一解,故错误; 对于 D,若 sin2Asin2Bsin2C, 则根据正弦定理得 a2b2c2,cos Ca 2b2c2 2ab 0, C 为钝角,ABC 是钝角三角形,故正确; 综上,正确的判断为 ABD. 7 在ABC 中, 角 A, B, C 所对的边分别为 a, b, c.若 a 7, b2, A60, 则 c. 答案3 解析由余
26、弦定理,得 a2b2c22bccos A, c22c30,解得 c3(c1 舍去) 8(2020西安质检)在锐角ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,若 cos B1 3,b 4,SABC4 2,则ABC 的周长为 答案4 34 解析由 cos B1 3,得 sin B 2 2 3 ,由三角形面积公式可得 1 2acsin B 1 2ac 2 2 3 4 2,则 ac 12, 由 b2a2c22accos B,可得 16a2c22121 3,则 a 2c224, 联立可得 ac2 3, 所以ABC 的周长为 4 34. 9在ABC 中,C60,且 a sin A2,则ABC
27、的面积 S 的最大值为 答案 3 3 4 解析由 C60及 c sin C a sin A2,可得 c 3. 由余弦定理得 3b2a2abab(当且仅当 ab 时取等号), S1 2absin C 1 23 3 2 3 3 4 , ABC 的面积 S 的最大值为3 3 4 . 10.如图,在ABC 中,已知点 D 在 BC 边上,ADAC,sinBAC2 2 3 ,AB3 2,AD3, 则 BD 的长为 答案3 解析因为 sinBAC2 2 3 ,且 ADAC, 所以 sin 2BAD2 2 3 , 所以 cosBAD2 2 3 ,在BAD 中,由余弦定理, 得 BD AB2AD22ABADc
28、osBAD3 223223 232 2 3 3. 11在(ac)(sin Asin C)b(sin Asin B);2ccos Cacos Bbcos A;ABC 的面积 为 1 2c(asin Absin Bcsin C)这三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并加以解答 已知ABC 的内角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,且 (1)求角 C; (2)若 D 为 AB 的中点,且 c2,CD 3,求 a,b 的值 解(1)选择, 根据正弦定理得(ac)(ac)b(ab), 整理得 a2c2abb2,即 a2b2c2ab, 所以 cos Ca 2b2c2 2ab 1 2. 因为 C(
29、0,),所以 C 3. 选择, 根据正弦定理有 sin Acos Bsin Bcos A2sin Ccos C, 所以 sin(AB)2sin Ccos C,即 sin C2sin Ccos C. 因为 C(0,),所以 sin C0,从而有 cos C1 2, 故 C 3. 选择, 因为 1 2casin B 1 2c(asin Absin Bcsin C), 所以 asin Basin Absin Bcsin C,即 aba2b2c2, 由余弦定理,得 cos Ca 2b2c2 2ab ab 2ab 1 2, 又因为 C(0,),所以 C 3. (2)在ACD 中, AC2AD2CD22A
30、DCDcosADC, 即 b2132 3cosADC. 在BCD 中, BC2BD2CD22BDCDcosBDC, 即 a2132 3cosBDC. 因为ADCBDC, 所以 cosADCcosBDC, 所以 a2b28. 由 C 3及 c2,得 a 2b24ab,所以 ab4, 从而 a2b22ab0,所以 ab2. 12(2019全国)ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,已知 asin AC 2 bsin A. (1)求 B; (2)若ABC 为锐角三角形,且 c1,求ABC 面积的取值范围 解(1)由题设及正弦定理得 sin Asin AC 2 sin Bsin A.
31、因为 sin A0,所以 sin AC 2 sin B. 由 ABC180,可得 sin AC 2 cos B 2, 故 cos B 22sin B 2cos B 2. 因为 cos B 20,所以 sin B 2 1 2,所以 B60. (2)由题设及(1)知ABC 的面积 SABC 3 4 a. 由(1)知 AC120, 由正弦定理得 acsin A sin C sin120C sin C 3 2tan C 1 2. 由于ABC 为锐角三角形,故 0A90,0C90. 结合 AC120,得 30C90, 所以1 2a2,从而 3 8 SABC 3 2 . 因此,ABC 面积的取值范围是 3
32、 8 , 3 2 . 13.济南泉城广场上的泉标是隶书“泉”字,其造型流畅别致,成了济南的标志和象征李明 同学想测量泉标的高度,于是他在广场的 A 点测得泉标顶端的仰角为 60,他又沿着泉标底 部方向前进 15.2 m, 到达 B 点, 又测得泉标顶部仰角为 80.则李明同学求出泉标的高度为(sin 200.342 0,sin 800.984 8,结果精确到 1 m)() A38 mB50 mC66 mD72 m 答案A 解析如图所示,点 C,D 分别为泉标的底部和顶端 依题意,BAD60,CBD80,AB15.2 m, 则ABD100,故ADB180(60100)20. 在ABD 中,根据正
33、弦定理, BD sin 60 AB sinADB. BDABsin 60 sin 20 15.2sin 60 sin 20 38.5(m) 在 RtBCD 中,CDBDsin 8038.5sin 8038(m), 即泉城广场上泉标的高约为 38 m. 14(2020济南模拟)已知 a,b,c 分别为ABC 的内角 A,B,C 的对边,(3ba)cos Cccos A,c 是 a,b 的等比中项,且ABC 的面积为 3 2,则 ab,ab. 答案933 解析(3ba)cos Cccos A,利用正弦定理可得 3sin Bcos Csin Acos Csin Ccos A sin(AC)sin B
34、又sin B0,cos C1 3,C 为锐角,sin C 2 2 3 .由ABC 的面积为 3 2,可得 1 2absin C3 2,ab9.由 c 是 a,b 的等比中项可得 c 2ab,由余弦定理可得 c2a2b22abcos C,(ab)211 3 ab33, ab 33. 15已知ABC 中,AC 2,BC 6,ABC 的面积为 3 2 ,若线段 BA 的延长线上存在点 D,使BDC 4,则 CD . 答案3 解 析因 为 AC 2 , BC 6 , ABC 的 面 积 为 3 2 1 2 ACBCsinACB 1 2 2 6sinACB,所以 sinACB 1 2, 所以ACB 6或
35、 5 6 , 若ACB5 6 ,则BDC 4 4 5 6 ,与三角形内角和定理矛盾,所以ACB 6, 所以在ABC 中,由余弦定理得 AB AC2BC22ACBCcosACB262 2 6 3 2 2, 所以 ABAC,所以 B 6, 所以在BDC 中,由正弦定理可得 CD BCsin B sinBDC 61 2 2 2 3. 16.如图所示,经过村庄 A 有两条夹角为 60的公路 AB,AC,根据规划拟在两条公路之间的 区域建一工厂 P,分别在两条公路边上建两个仓库 M,N(异于村庄 A),要求 PMPNMN 2(单位:千米)如何设计,使得工厂产生的噪声对居民的影响最小(即工厂与村庄的距离最
36、 远)? 解设AMN,在AMN 中, MN sin 60 AM sin120. 因为 MN2,所以 AM4 3 3 sin(120) 在APM 中,cosAMPcos(60) AP2AM2MP22AMMPcosAMP 16 3 sin2(120)4224 3 3 sin(120)cos(60) 16 3 sin2(60)16 3 3 sin(60)cos(60)4 8 31cos(2120) 8 3 3 sin(2120)4 8 3 3sin(2120)cos(2120) 20 3 20 3 16 3 sin(2150),0120. 当且仅当 2150270, 即60时,AP2取得最大值 12, 即 AP 取得最大值 2 3.所以设计AMN60时,工厂产生的噪声对居民的影响最小