2021_2021学年新教材高中数学第九章解三角形单元素养检测含解析新人教B版必修第四册.doc

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1、单元素养检测(一)(第九章)(120分钟150分)一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.在ABC中,a=,A=60,B=45.则b=()A.B.2C.D.2【解析】选B.由正弦定理=,得b=2.2.设ABC的内角A,B,C所对边的长分别为a,b,c,若b+c=2a,3sin A=5sin B,则角C=()A.B.C.D.【解析】选A.由3sin A=5sin B,得3a=5b.又因为b+c=2a,所以a=b,c=b,所以cos C=-.因为C(0,),所以C=.3.在ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知b=40

2、,c=20,C=60,则此三角形解的情况是()A.有一解B.有两解C.无解D.有解但个数不能确定【解析】选C.在ABC中,b=40,c=20,C=60,则由正弦定理=,得sin B=1,所以此三角形无解.4.在ABC中,AB=,AC=1,B=30,ABC的面积为,则C=()A.30B.45C.60D.75【解析】选C.由三角形面积公式得,|BC|sin 30=,所以|BC|=2.显然由勾股定理的逆定理得三角形为直角三角形,且A=90,所以C=60.5.在ABC中,若AB=,BC=3,C=120,则AC等于()A.1B.2C.3D.4【解析】选A.方法一:在ABC中,若AB=,BC=3,C=12

3、0,则由余弦定理AB2=AC2+BC2-2ACBCcos C,得13=AC2+9-2AC3(-),即AC2+3AC-4=0,解得AC=1或AC=-4(舍去).方法二:在ABC中,若AB=,BC=3,C=120,则由正弦定理=,得=,得sin A=,cos A=.sin B=sin(60-A)=sin 60cos A-cos 60sin A=-=.AC=1.6.在ABC中,A=45,a=,b=2,则c=()A.2B.-1或2C.+1D.+1或-1【解析】选D.方法一:在ABC中,A=45,a=,b=2,则由余弦定理,得a2=b2+c2-2bccos A,即3=4+c2-22ccos45,得c2-

4、2c+1=0,解得c=1,经验证都满足题意.方法二:在ABC中,A=45,a=,b=2,则由正弦定理=,得sin B=sin A=,所以cos B=,sin C=sin(135-B)=sin135cos B-cos135sin B=.由正弦定理=,得c=1.【补偿训练】在ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若c=2a,b=4,cos B=,则c=()A.1B.2C.3D.4【解析】选D.因为cos B=,由余弦定理得42=a2+(2a)2-2a2a,解得a=2(负值舍去),所以c=4.7.数学九章中对已知三角形三边长求三角形的面积的求法填补了我国传统数学的一个空白,虽与著名的海伦公

5、式形式上有所不同,但实质完全等价,由此可以看出我国古代已具有很高的数学水平,其求法是:“以小斜幂并大斜幂减中斜幂,余半之,自乘于上.以小斜幂乘大斜幂减上,余四约之,为实.一为从隅,开平方得积.”把以上这段文字用数学公式表示,即S= (S,a,b,c分别表示三角形的面积及三边长).现有周长为4+2的ABC 满足sin Asin Bsin C=(+1)(-1),试用以上给出的公式求得ABC的面积为()A.B.2C.D.2 【解析】选A.因为三角形中sin Asin Bsin C=(+1)(-1),所以abc=(+1)(-1),又三角形的周长为4+2,所以a=2(+1),b=2,c=2(-1),得a

6、c=4,c2+a2-b2=4,所以ABC的面积为S=.8.如果满足ABC=60,AC=12,BC=k的ABC恰有一个,那么k的取值范围是()A.k=8B.0k12C.k12D.00.即k=8或0k12.二、多项选择题(本大题共4小题,每小题5分,共20分,在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)9.在ABC中,若a=2,b=2,A=30,则B的值可以为()A.30B.60C.120D.150【解析】选BC.由正弦定理=,得=,所以sin B=,且0B180,所以B=60或120.10.已知锐角ABC,内角A,B,C的对边分别为a,b,

7、c,若c=4,B=60,则边b的可能取值为()A.2B.3C.4D.5【解析】选CD.方法一:因为锐角ABC中,c=4,B=60,所以0A =120-C90,得30 C90,sin C1,由正弦定理=,得b=,所以2b4,结合选项,得b=4,5满足题意.方法二:如图,在RtABC1中,AC1=b1=2,在RtABC2中,AC2=b2=4,要得到锐角ABC,则2b4,结合选项,得b=4,5满足题意.11.在ABC中,sin Asin Bsin C=,且ABC的面积为1,则下列结论正确的是()A.ab8C.a6【解题指南】根据三角形面积公式列式,求得abc=8,再根据基本不等式判断各个选项.【解析

8、】选ABD.根据三角形面积为1,得三个式子相乘,得到a2b2c2sin Asin Bsin C=1,由于sin Asin Bsin C=,所以abc=8.由a+bcababc=8,故B正确;由cab1,不满足题意,故a+b+c3=6,故D正确.12.点G为ABC的重心,AB=2,BC=1,ABC=60,则下列等式成立的是()A.ACB=90B.BG=C.=D.=-【解析】选ACD.因为点G为ABC的重心,AB=2,BC=1,ABC=60,由余弦定理,得AC2=AB2+BC2-2ABBCcos60=3,即AC=,由勾股定理逆定理,得ACB=90,所以BAC=30.延长BG交AC于点D,则D为AC

9、的中点,CD=,在BCD中,BD2=BC2+CD2=,得BD=,所以BG=BD=,则=(-)(-)=-(+)+=-2+=-2+=-2+21=-2+1=-.延长CG交AB于点E,则E为AB的中点,CE=1,CG=CE=,则=(-)=-=-=-(+)=-(+)=-(+)=-(0+1)=.【拓展延伸】三角形的四心与性质向量的加减法离不开三角形,三角形的重心、垂心、内心、外心是三角形性质的重要组成部分,三角形的“四心”与向量有着密切的联系.一、三角形“四心”的意义重心:三角形三边中线的交点.垂心: 三角形三边高线的交点.外心:三角形三边中垂线的交点.内心:三角形三条内角平分线的交点.二、三角形“四心”

10、的向量表示结论1:若点O为ABC所在的平面内一点,满足=,则点O为ABC的垂心.证明:由=,得-=0,即(-)=0,.同理可证,故O为ABC的垂心.结论2:若点O为ABC所在的平面内一点,满足+=+=+,则点O为ABC的垂心.证明:由+=+,得+(-)2=+(-)2,所以=,同理可证=,容易得到=,由结论1知O为ABC的垂心.结论3:若点G为ABC所在的平面内一点,满足+=0,则点G为ABC的重心.证明:由+=0,得-=+.设BC边中点为M,则2=+,所以-=2,即点G在中线AM上.设AB边中点为N,同理可证G在中线CN上,故点G为ABC的重心.结论4:若点G为ABC所在的平面内一点,满足=(

11、+),则点G为ABC的重心.证明:由=(+),得(-)+(-)+(-)=0,得+=0.由结论3知点G为ABC的重心.结论5:若点P为ABC所在的平面内一点,并且满足=+,则点P为ABC的内心.证明:由于=+,可得=.设与同方向的单位向量为e1,与同方向的单位向量为e2,则=(e1+e2),因为e1,e2为单位向量,所以向量e1+e2在A的平分线上.由0,知点P在A的平分线上.同理可证点P在B的平分线上.故点G为ABC的内心.结论6:若点O为ABC所在的平面内一点,满足(+)=(+)=(+)=0,则点O为ABC的外心.证明:因为=-,所以(+)=|2-|2,同理得(+)=|2-|2,(+)=|2

12、-|2,由题意得|2-|2=|2-|2=|2-|2,所以|2=|2=|2,得|=|=|.故点O为ABC的外心.注意:|=|=|2=|2=|2(+)=(+)=(+)=0.以上几个结论不仅展示了三角形的“四心”的向量表示,而且是向量加减法应用的典范,值得关注.三、填空题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上)13.在ABC中,a=,b=2,c=3,则A=_.【解析】在ABC中,a=,b=2,c=3,则由余弦定理,得cos A=,又A(0,),则A=.答案:14.在ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,若b2+c2=2a2,则cos A的最小值为_.【解析】因为b

13、2+c2=2a2,则由余弦定理可知a2=2bccos A,所以cos A=(当且仅当b=c时等号成立),即cos A的最小值为.答案:15.设ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知b=1,c=,C=,则角A的大小为_.【解题指南】利用余弦定理求出a=1,再利用正弦定理求出sin A=,从而可得结果.【解析】由余弦定理cos C=,得-=,即a2+a-2=0,解得a=1或a=-2(舍).由正弦定理=,解得sin A=,由C=,可得A=.答案:16.在ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,ABC=90,ABC的平分线交AC于点D,且BD=2,则a+4c的最小值为_.【解题指南

14、】由正弦定理,得到a=ctan A,c=ACsin C =(AD+DC)cos A=cos A,利用基本不等式求最小值.【解析】如图,在ABC中,ABC=90,ABC的平分线交AC于点D,设ADB=,AD=x,DC=y,在ADB与BDC中,由正弦定理,得=,=,即=,=,两式相比,得=tan A,即a=ctan A,tan A0.同理,由正弦定理得x=,y=,在RtABC中,c=(x+y)sin C=(x+y)cos A=cos A,所以a+4c=ctan A+4c=cos Atan A+4cos A=10+2tan A+10+8=18.当且仅当tan A =2,即sin A=,cos A=,

15、b=3,a=2c=6时,a+4c的最小值为18.答案:18【补偿训练】已知锐角三角形ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若c-a=2acos B,则的取值范围是_.【解析】由正弦定理,得sin C-sin A=2sin Acos B,即sin(A+B)-sin A=2sin Acos B,sin A=sin(B-A),由锐角三角形ABC,得A=B-AB=2A,且由0A,0B,0C得,02A,0C=-3A,得A,因为=sin A,sin A,所以的取值范围是.答案:【误区警示】若不能将c-a=2acos B进行边化角,则无法得到B=2A,从而无法将问题化简;若不能利用锐角三角形的内角

16、取值范围得到A的取值范围,则导致扩大sin A的取值范围.四、解答题(本大题共6个小题,共70分,解答时写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)17.(10分)(2020新高考全国卷)在ac=,csin A=3,c=b这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,若问题中的三角形存在,求c的值;若问题中的三角形不存在,说明理由.问题:是否存在ABC,它的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且sin A=sin B,C=,_?注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.【解析】方案一:选条件.由C=和余弦定理得=.由sin A=sin B及正弦定理得a=b.于是=,由此可得b=c.由ac=,解得

17、a=,b=c=1.因此,选条件时问题中的三角形存在,此时c=1.方案二:选条件.由C=和余弦定理得=.由sin A=sin B及正弦定理得a=b.于是=,由此可得b=c,B=C=,A=.由csin A=3,所以c=b=2,a=6.因此,选条件时问题中的三角形存在,此时c=2.方案三:选条件.由C=和余弦定理得=.由sin A=sin B及正弦定理得a=b.于是=,由此可得b=c.由c=b与b=c矛盾.因此,选条件时问题中的三角形不存在.18.(12分)如图,在四边形ABCD中,已知BDC=45,BAD=60,AD=2,BD=.(1)求ADC的大小;(2)若AC=2,求BCD的面积.【解题指南】

18、(1)在ABD中,由正弦定理得:sin ABD=,求得 ABD=45,再根据四边形的内角和,即可得到答案;(2)在ACD中,由余弦定理得AC2=AD2+DC2-2ADDCcos ADC,得DC=2,再由三角形的面积公式,即可求解.【解析】(1)在ABD中,由正弦定理得:=,所以sin ABD=,因为ADBD,ABDBAD=60,所以ABD=45,又BAD+ABD+ADB=180,所以ADB=75,因为BDC=45,故ADC=ADB+BDC=120.(2)在ACD中,由余弦定理得AC2=AD2+DC2-2ADDCcos ADC,化简得DC2+2DC-8=0,所以DC=2或DC=-4(舍),所以S

19、BCD=BDDCsin BDC=.【拓展延伸】余弦定理的拓展公式在三角形中,当问题中出现a+c,ac等信息时,常常运用下列公式:b2=a2+c2-2accos B=(a+c)2-2ac(1+cos B).19.(12分)(2020北京高考)在ABC中,a+b=11,再从条件、条件这两个条件中选择一个作为已知,求:(1)a的值;(2)sin C和ABC的面积.条件:c=7,cos A=-;条件:cos A=,cos B=.注:如果选择条件和条件分别解答,按第一个解答计分.【命题意图】考查正弦定理、余弦定理,三角恒等变换等.【解析】方案一:选.(1)由已知及余弦定理,cos A=,即-=,又a+b

20、=11,解得a=8;(2)由(1)知,b=3,又sin2 A+cos2 A=1,0A,所以sin A=,由正弦定理得=,即=,所以sin C=,SABC=absin C=6.方案二:选.(1)因为cos A=,所以A,所以sin A=,因为cos B=,所以B,所以sin B=,由正弦定理:=,又由a+b=11,得a=6.(2)sin C=sin(A+B)=sin Acos B+cos Asin B=,因为a+b=11,所以b=5,所以SABC=absin C=.【补偿训练】在ABC中,a,b,c分别是内角A,B,C所对的边,且满足+=0.(1)求角B的值.(2)若c=2,AC边上的中线BD=

21、,求ABC的面积.【解析】(1)+=0+=0,cos B(2sin A+sin C)+sin Bcos C=0,2sin Acos B+cos Bsin C+sin Bcos C=0,2sin Acos B+sin(B+C)=0,sin A(2cos B+1)=0,因为sin A0,所以cos B=-.所以B=,(2)延长BD到E,使BD=DE,连接AE,EC,易知四边形AECB为平行四边形,在BCE中,CE=2,BE=2BD=,因为ABC=,所以BCE=,由余弦定理得,BE2=CE2+BC2-2CEBCcosBCE,即3=4+a2-4acos,解得a=1,SABC=acsinABC=12=.

22、20.(12分)已知在ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且满足a+2acos B=c.(1)求证:B=2A;(2)若ABC为锐角三角形,且c=2,求a的取值范围.【解析】(1)a+2acos B=c由正弦定理知sin A+2sin Acos B=sin C=sin(A+B)=sin Acos B+cos Asin B,即sin A=cos Asin B-sin Acos B=sin(B-A).因为A,B(0,),所以B-A(-,),且A+(B-A)=B(0,),所以A+(B-A),所以A=B-A,B=2A. (2)由(1)知A=,C=-A-B=-,由ABC为锐角三角形得得B.由

23、a+2acos B=2得a=(1,2).21.(12分)在ABC中,A,B,C所对的边分别为a,b,c已知cos C+cos Acos B=sin Acos B.(1)求cos B的值;(2)若a+c=1,求b的取值范围.【解析】(1)由已知得-cos+cos Acos B-sin Acos B=0,即有sin Asin B-sin Acos B=0,因为sin A0,所以sin B-cos B=0.又cos B0,所以tan B=.又0B,所以B=,所以cos B=.(2)由余弦定理,得b2=a2+c2-2accos B.因为a+c=1,cos B=,所以b2=3+,又因为0a1,所以b21

24、,所以b1.22.(12分)在ABC中,角A,B,C所对的边为a,b,c,c=2b.(1)若a=,b=1,求ABC的面积;(2)若a=2,求ABC的面积的最大值.【解题指导】(1)利用余弦定理得cos A=求出cos A,进而得到sin A,再利用SABC=bcsin A求值即可.(2)由SABC=b2bsin A=b2sin A可得=b4sin2A=-+,转求二次函数的最值即可.【解析】(1)因为a=,b=1,c=2b=2,所以cos A=.所以sin A=.所以SABC=bcsin A=12=.(2)因为SABC=b2bsin A=b2sin A,又4b2+b2-4=22bbcos A,所以cos A=-.所以=b4sin2 A=b4(1-cos2A)=b4=b4-=-+.所以S(当且仅当b=时取等号).所以面积的最大值为.