第12讲 解三角形解答题(解析版).pdf
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1、第第 12 讲讲 解三角形解答题解三角形解答题 一、解答题 1 (2021全国高三专题练习(文) )在ABC中,设, ,A B C所对的边分别为, ,a b c, 4 A , 1 cos 3 B , 7 2ab . (1)求, a b的值; (2)已知,D E分别在边,BA BC上,且 4 2ADCE ,求BDE面积的最大值. 【答案】 (1) 3 2a , 4 2b ; (2)最大值 4 2 3 . 【分析】 (1)首先求出sinB,再利用正弦定理求出2R,即可得解; (2)由sinsinCAB,求出sinC,再由正弦定理求出c,即可得到BDBE,再由 12 sin 23 BDE SBD B
2、EBBD BE 利用基本不等式计算可得; 【详解】 解: (1)因为 4 A , 1 cos 3 B ,所以 2 2 2 sin1 cos 3 BB , 2 sin 2 A , 由正弦定理, 7 2ab 可化为2sinsin7 2RAB,即 2 22 27 2 32 R 解得26R , 所以 2 2 sin63 2 2 aRA , 2 2 2 sin64 2 3 bRB ; (2) 42 sinsinsincoscossin 6 CABABAB , sinsin ca CA ,解得 42c . 因为 4 2ADCE ,所以423 24 24BDBEABBCADCE, BDE的面积 2 1224
3、 2 sin 23323 BDE BDBE SBD BEBBD BE , 当且仅当2BDBE 时,取得最大值. 【点睛】 解三角形的基本策略:一是利用正弦定理实现“边化角”,二是利用余弦定理实现“角化边”;求三角形面积的 最大值也是一种常见类型,主要方法有两类,一是找到边之间的关系,利用基本不等式求最值,二是利用 正弦定理,转化为关于某个角的函数,利用函数思想求最值. 2 (2021广东汕头市高三一模)在ABC中,角,A B C的对边分别为,a b c,已知: 5,2,45bcB (1)求边BC的长和三角形ABC的面积; (2)在边BC上取一点 D,使得 4 cos 5 ADB=,求tanDA
4、C的值 【答案】 (1)3BC ; 3 2 ABC S ; (2) 2 11 . 【分析】 (1)法一:ABC中,由余弦定理求BC的长,应用三角形面积公式求ABC的面积;法二:过A作出高 交BC于F,在所得直角三角形中应用勾股定理求,BF FC,即可求BC,由三角形面积公式求ABC的面 积; (2) 由正弦定理、 三角形的性质、 同角三角函数的关系, 法一: 求sinC、cosC、sinADB、cosADB, 由sinsin()DACADBC结合两角差正弦公式求值即可;法二:求tanC、tanADB,再由 tantan()DACADCC 结合两角和正切公式求值即可;法三:由(1)法二所作的高,
5、直角 AFD中求sinADB,进而求sinADC,再根据正弦定理及同角三角函数关系求值即可. 【详解】 (1)法一:在ABC中,由5,2,45bcB, 由余弦定理, 222 2cosbacacB ,得 2 2 5222 2 aa ,解得3a 或1a (舍) , 所以3BCa, 1123 sin32 2222 ABC SacB . 法二: (1)过点A作出高交BC于F,即ABF为等腰直角三角形, 2AB Q ,1AFBF,同理AFC为直角三角形, 1,5AFAC, 2FC,故3BCBFFC, 13 | | 22 ABC SBCAF . (2)在ABC中,由正弦定理 sinsin bc BC ,即
6、 52 sin45sinC ,得 5 sin 5 C ,又52bc, 所以C为锐角, 法一:由上, 2 2 5 cos1 sin 5 CC ,由 4 cos 5 ADB=(ADB为锐角) ,得 2 163 sin1 cos1 255 ADBADB, sinsin()DACADBC 32 5452 5 sincoscossin 555525 ADBCADBC , 由图可知:DAC为锐角, 则 2 11 5 cos1 sin 25 DACDAC , 所以 sin2 tan cos11 DAC DAC DAC . 法二:由上, 1 tan 2 C ,由 4 cos 5 ADB=(ADB为锐角) ,得
7、 3 tan 4 ADB, ADBADC, 3 tan 4 ADC ,故 tantan()DACADCC tan()tan() tan() 1tan() tan() ADCC ADCC ADCC 31 242 3111 1 42 . 法三:AFD为直角三角形,且 4 | 1,cos 5 AFADB, 所以 2 163 sin1 cos1 255 ADBADB, 5423 ,cos,sin sin3335 AF ADDFADADBCDADC ADB , 在ADC中,由正弦定理得, sinsin CDAC DACADC ,故 2 5 sin 25 DAC , 由图可知DAC为锐角,则 2 11 5
8、 cos1 sin 25 DACDAC ,所以 sin2 tan cos11 DAC DAC DAC . 【点睛】 关键点点睛: (1)应用余弦定理的边角关系或勾股定理求边长,由三角形面积公式求面积; (2)综合应用三角形性质、正弦定理、同角三角函数关系以及三角恒等变换求三角函数值. 3 (2021浙江高三专题练习)ABC的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,已知 A 为锐角, 22 sincos 2 ca BC ab . (1)求 A; (2)若 3 4 bc ,且BC边上的高为2 3,求ABC的面积. 【答案】 (1) 6 ; (2)7 3 【分析】 (1)先用余弦定理化余弦为边,
9、再用正弦定理化边为角从而求得A; (2)由余弦定理用c表示a,然后把三角形的面积用两种方法表示求得c,从而可计算出面积 【详解】 (1)由 22 sincos 2 ca BC ab 得 22 2sin2cosabBabCca , 由余弦定理得 22222 2sinabBcabca ,所以2 sinaBb, 由正弦定理得2sinsinsinABB,B是三角形内角,sin0B , 所以 1 sin 2 A ,又 A 为锐角,所以 6 A (2)由(1) 22222 33 2cos2cos 1646 abcbcAccc c 2 7 16 c, 7 4 ac , 所以 11 sin2 3 22 ABC
10、 SbcAa ,即 2 13117 2 3 24224 cc , 4 7c , 3 21 4 bc , 111 sin21 4 77 3 222 ABC SbcA 【点睛】 思路点睛:本题考查正弦定理、余弦定理、三角形面积公式利用正弦定理和余弦定理进行边角互化是解 题关键三角形的面积采取了二次计算,通过不同的计算方法得出等式,从而求解这是一种解题技巧 4 (2021广东广州市高三一模)已知ABC的内角, ,A B C的对边分别为, ,a b c,且 3,cos2cos()bBAC,sinsin6sinaAcCB. (1)求B; (2)求ABC的周长. 【答案】 (1) 3 ; (2)9 【分析
11、】 (1)应用二倍角公式和诱导公式变形已知等式可求得B; (2)由正弦定理化角为边,然后再结合余弦定理可求得ac,从而得三角形周长 【详解】 (1)因为cos2cos()BAC,所以 2 2cos1cosBB ,(2cos1)(cos1)0BB, 因为0B,所以 1 cos 2 B , 3 B ; (2)因为sinsin6sinaAcCB.所以 22 618acb , 又 222 2cosbacacB ,即 2 318ac ,9ac ,所以 222 ()218 1836acacac, 6ac, 所以9abc 【点睛】 关键点点睛:本题考查余弦的二倍角公式,诱导公式,正弦定理,余弦定理等解题关键
12、是利用正弦定理 化角为边,然后结合余弦定理可求得边长 5 (2021湖南高二月考)如图,在平面四边形 ABCD 中,ADCD, BAD= 3 4 ,2AB=BD=4. (1)求 cosADB; (2)若 BC= 22,求 CD. 【答案】 (1) 14 cos 4 ADB ; (2) 3 2CD 【分析】 (1)ABD中,利用正弦定理可得sinADB,进而得出答案; (2)BCD中,利用余弦定理可得CD 【详解】 (1)ABD中, sinsin ABBD ADBBAD ,即 24 sin2 2 ADB ,解得 2 sin 4 ADB ,故 14 cos 4 ADB ; (2) 2 sincos
13、 4 ADBCDB BCD中, 222 cos 2 BDCDBC CDB BD CD ,即 2 22 422 2 42 4 CD CD , 化简得3 220CDCD,解得 3 2CD 6 (2021全国高三专题练习)在coscos3sincos0CAAB,cos23cos1BAC, 3 cossin 3 bCcBa 这三个条件中任选一个,补充在下面问题中. 问题:在ABC中,角A、B、C对应的边分别为a、b、c,若1ac,_,求角B的值 和b的最小值. 【答案】条件选择见解析; 3 B ,b最小值为 1 2 . 【分析】 选,利用三角形的内角和定理、诱导公式以及两角和的余弦公式化简得出tan
14、3B ,结合0,B可 求得B,再利用余弦定理结合二次函数的基本性质可求得b的最小值; 选,利用三角形的内角和定理、诱导公式以及二倍角的余弦公式求出cosB的值,结合0,B可求得 B,再利用余弦定理结合二次函数的基本性质可求得b的最小值; 选,利用正弦定理边角互化、三角形的内角和定理以及两角和的正弦公式化简可求得tan 3B ,结合 0,B可求得B,再利用余弦定理结合二次函数的基本性质可求得b的最小值. 【详解】 解:若选择:在ABC中,有ABC, 则由题可得:coscos3sincos0ABAAB , coscoscos3sincos0ABABAB, sinsincoscoscoscos3si
15、ncos0ABABABAB ,sin sin3sincosABAB , 又sin0A,所以sin 3cosBB ,则tan 3B . 又0,B,所以 3 B , 因为1ac,所以1ca ,0,1a. 由余弦定理可得: 222 2cosbacacB 22 acac 2 2 11aaaa 2 331aa , 0,1a,又 2 2 11 3 24 ba , 所以,当 1 2 a 时, 2 min 1 4 b,即b的最小值为 1 2 ; 若选择:在ABC中,有ABC, 则由题可得 22 2cos1 3cos2cos3cos1 1BBBB , 解得 1 cos 2 B 或cos2B (舍去) , 又0,
16、B,所以 3 B .(剩下同) 若选择:由正弦定理可将已知条件转化为 3 sincossinsinsin 3 BCCBA , sincosssincosinsinsinBCCBABCBC , 代入上式得 3 sinsinsincos 3 CBCB , 又sin0C ,所以sin 3cosBB ,tan 3B . 又0,B,所以 3 B .(剩下同) 【点睛】 方法点睛:在解三角形的问题中,若已知条件同时含有边和角,但不能直接使用正弦定理或余弦定理得到 答案,要选择“边化角”或“角化边”,变换原则如下: (1)若式子中含有正弦的齐次式,优先考虑正弦定理“角化边”; (2)若式子中含有a、b、c的
17、齐次式,优先考虑正弦定理“边化角”; (3)若式子中含有余弦的齐次式,优先考虑余弦定理“角化边”; (4)代数式变形或者三角恒等变换前置; (5)含有面积公式的问题,要考虑结合余弦定理求解; (6)同时出现两个自由角(或三个自由角)时,要用到三角形的内角和定理. 7 (2021全国高三专题练习)在sin 3cos2CC ,2CA,2ba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a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32cos2 coscbAaB, 1c ,_? 【答案】答案见解析. 【分析】 利用正
18、弦定理化简32cos2 coscbAaB可得cos A的值.条件sin 3cos2CC 借助辅助角公式 可求得C, 再利用正弦定理解题.条件2CA可以利用二倍角公式计算sinC的值, 再利用正弦定理解题. 条件2ba利用正弦定理求sinB的值,再判断三角形不存在. 【详解】 解:由32cos2 coscbAaB结合正弦定理可得3sin2sincos2sincosCBAAB, 所以3sincos2sincos2cossin2sin2sinCAABABABC. 因为sin0C ,所以 2 cos 3 A . 选择条件的答案 所以 5 sin 3 A . 由sin 3cos2CC 得2sin2 3
19、C ,所以sin1 3 C . 因为0,C,所以 32 C .所以 6 C . 由正弦定理 sinsin ac AC 得 5 sin2 5 3 1 sin3 2 cA a C . 选择条件的答案 所以 5 sin 3 A . 因为2CA,所以 4 5 sinsin22sincos 9 CAAA . 由正弦定理 sinsin ac AC 得 5 sin3 3 sin44 5 9 cA a C . 选择条件的答案 所以 5 sin 3 A . 由2ba得sin2sinBA. 因为 5 sin 3 A ,所以 2 5 sin2sin1 3 BA . 所以三角形不存在. 8 (2020江苏省镇江第一中
20、学)在cos2 3sin20BB ,2 cos2bCac, cos1 3sin bB aA 三 个条件中任选一个,补充在下面问题中,并加以解答 已知ABC的内角 A,B,C 所对的边分别是 a,b,c,若_,且 a,b,c 成等差数列,则ABC是否 为等边三角形?若是,写出证明;若不是,说明理由 注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分 【答案】;证明见解析 【分析】 选择:由余弦降幂公式代入即可求得sinB,结合 a,b,c 成等差数列可得2bac, 3 B ,代入余 弦定理公式,即可得 2 bac ,结合等式2bac可求得ac,进而证明ABC为等边三角形. 【详解】 选择cos2 3
21、sin20BB , 证明:则由余弦降幂公式可得 2 1 2sin3sin20BB , 即2sin3sin30BB, 由0B可得 3 sin 2 B , 又因为 a,b,c 成等差数列,则 B 为锐角, 则2bac, 3 B , 由余弦定理可知 222 2cosbacacB , 代入可得 2 2 3bacac,即 2 bac , 则 2 2 ac ac ,化简可得 2 0ac, 即ac,又因为 3 B , 所以ABC为等边三角形. 【点睛】 本题考查了三角函数解析式的化简应用,余弦降幂公式化简三角函数式,余弦定理解三角形,等差中项性 质的应用,综合性较强,属于中档题. 9 (2021江苏常州市高
22、三一模)在ABC中, 2 BAC ,点 D 在边BC上,满足 3ABBD. (1)若 6 BAD ,求C; (2)若2,4CDBD AD,求ABC的面积. 【答案】 (1) 3 ; (2)12 2. 【分析】 (1)在ABD中,由正弦定理求得 3 sin 2 BDA ,得到BDA的大小,进而求得C的大小; (2)由3,2ABBD CDBD,得到 36 , 33 ABBC ACBC ,根据向量的线性运算,求得 21 33 ADABAC uuu ruuu ruuu r ,进而得到 222 41 99 ADABAC,求得,BC AB AC的长,利用面积公式,即可求 解. 【详解】 (1)在ABD中,
23、由正弦定理得 sinsin BDAB BADBDA , 所以 sin 3 6 sin 2 AB BDA BD , 因为(0, )BDA,所以 2 3 BDA 或 3 BDA , 当 2 3 BDA 时,可得 6 B ,可得 3 C ; 当 3 BDA 时,可得 2 B ,因为 2 BAC (舍去) , 综上可得 3 C . (2)因为3,2ABBD CDBD,所以 36 , 33 ABBC ACBC , 由 1121 () 3333 ADABBDABBCABACABABAC , 所以 22222 2 2141441 () 3399999 ADABACABACAB ACABAC , 即 222
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