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  • 2021-06-16 发布

2020-2021学年高二数学上册单元提升卷:解三角形

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2020-2021 学年高二数学上册单元提升卷:解三角形 一、单项选择题:(本题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符 合题目要求的。) 1.在△ABC 中,若 ,BC=3,∠C=60°,则 AC=( ) A.1 B.2 C.3 D.4 【分析】由已知利用余弦定理可得 AC2﹣3AC﹣4=0,即可解得 AC 的值. 【解答】解:∵ ,BC=3,∠C=60°, ∴由余弦定理 AB2=BC2+AC2﹣2AC•BC•cosC,可得:13=9+AC2﹣2×3×AC× ,即:AC2 ﹣3AC﹣4=0, ∴解得 AC=4,或﹣1(舍去). 故选:D. 【点评】本题主要考查了余弦定理在解三角形中的应用,属于基础题. 【知识点】余弦定理 2.在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,A=45°,B=60°,a=10,则 b=( ) A. B. C. D. 【分析】利用正弦定理求出即可. 【解答】解:根据正弦定理, , ,b=5 , 故选:C. 【点评】考查正弦定理的应用,基础题. 【知识点】正弦定理 3.在△ABC 中 A,B,C 的对边分别是 a,b,c,其面积 ,则角 C 的大小是( ) A. B. C. D. 【分析】根据题意,由三角形面积公式可得 absinC= ,变形可得 sinC= =cosC, 即有 tanC=1,进而分析可得答案. 【解答】解:根据题意,△ABC 中, , 则有 absinC= , 变形可得:sinC= =cosC,即有 tanC=1, 则 C= ; 故选:C. 【点评】本题考查余弦定理的应用,注意余弦定理的形式,属于基础题. 【知识点】余弦定理 4.在△ABC 中,A,B,C 所对的边分别为 a,b,c, , 且满足 sinA+sinC=2sinB,则 的值为( ) A. B. C. D.2 【分析】根据向量数量积公式求出 ac=4,结合正弦定理,余弦定理求出 b=2,然后进行计算即可. 【解答】解:∵ , ∴ • =2,即 accosB= ac=2,得 ac=4, ∵sinA+sinC=2sinB, ∴a+c=2b, 又 b2=a2+c2﹣2accosB=(a+c)2﹣2ac﹣ac=4b2﹣3ac, ∴3b2=3ac=12,得 b2=4,b=2, 则 = =2R= = = = , 故选:A. 【点评】本题主要考查解三角形的应用,结合正弦定理,余弦定理以及向量数量积进行转化是解决本题的 关键.考查学生的计算能力,难度中等. 【知识点】正弦定理 5.已知△ABC 的三边长成公比为 的等比数列,则其最大角的余弦值为( ) A. B. C. D. 【分析】设△ABC 的三边为 a, ,2a,由三角形中大边对大角的规律可知,2a 所对的角必定是最大的, 设为角 α,由余弦定理即可求出结果. 【解答】解:设△ABC 的三边为 a, ,2a, 由三角形中大边对大角的规律可知,2a 所对的角必定是最大的,设为角 α, 因此由余弦定理可得:cosα= , 故选:D. 【点评】本题主要考查了余弦定理,是基础题. 【知识点】余弦定理 6.已知在锐角△ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,若 2bcosC=ccosB,则 的最小值为( ) A. B. C. D. 【分析】因为 2bcosC=ccosB,由正弦定理得 2tanB=tanC,又因为 A+B+C=π,所以 tanA=tan[π﹣( B+C)] =﹣tan(B+C)=﹣ = ,所以 = + + ,化简得 由基本不等式即可得出答案. 【解答】解:因为 2bcosC=ccosB, 所以 2sinBcosC=sinccosB, 即 2tanB=tanC, 又因为 A+B+C=π, 所以 tanA=tan[π﹣(B+C)]=﹣tan(B+C)=﹣ = , 所以 = + + , = = = , = ≥2 = (当且仅当 ,即 tanB= , 取“=”). 故选:A. 【点评】本题考查正弦定理,基本不等式,属于中档题. 【知识点】正弦定理 7.在△ABC 中,a,b,c 分别是角 A,B,C 的对边.已知 abcos(A﹣B)=a2+b2﹣c2,tanA=2, , 则 b=( ) A. B. C. 或 D. 【分析】利用余弦定理,求出 tanAtanB=3,再求出 sinA,sinB,利用正弦定理求出 b. 【解答】解:由于 a,b,c 分别为△ABC 内角 A,B,C 的对边. 由 abcos(A﹣B)=a2+b2﹣c2=2abcosC. 则:cos(A﹣B)=﹣2cos(A+B),整理得 3cosAcosB=sinAsinB, 所以 tanAtanB=3, tanA=2,sinA= 所以 tanB= ,sinB= , 由正弦定理: ,b= , 故选:A. 【点评】本题考查三角形的解法,正弦定理以及余弦定理的应用,考查计算能力. 【知识点】余弦定理 8.在弧度数为 的∠ABC 内取一点 P,使 PB=2,则点 P 到角的两边距离之和的最大值为( ) A. B. C.2 D.3 【分析】画出图形,利用解三角形,求出距离的和的表达式,通过角的关系,求解最大值即可. 【解答】解:如图所示,过点 P 分别作角的两边所在直线 BA,BC 的垂线 PM,PN,垂足分别是 M,N, 则 PM,PN 分别为点 P 到角的两边的距离. 设∠PBA=a(0<a< ),则 PM=PBsinα=2sinα,PN=PB( , 所以 PM+PN=2sinα+2sin( ﹣α)=sinα+ cosα=2sin , 因为 α∈(0, ),所以 α+ ∈( , 从而有 sin(a+ )∈( ,1], 即 2sin(α+ )∈( ,2], 于是,当 α+ = , 即 α= 时,PM+PN 取得最大值 2. 故选:C. 【点评】本题考查三角形的解法,转化思想以及数形结合思想的应用,是基本知识的考查. 【知识点】解三角形的实际应用 9.已知△ABC 的内角 A,B,C 的对边为 a,b,c,△ABC 的面积为 ,且 2bcosA=2c﹣a,a+c=4,则△ ABC 的周长为( ) A.4+ B.6 C.4+ D.8 【分析】根据 2bcosA=2c﹣a,利用余弦定理求出 B,再由△ABC 的面积为 ,求出 ac,然后结合 a+c =4,求出△ABC 的周长. 【解答】解:∵2bcosA=2c﹣a,∴ , ∴b2+c2﹣a2=2c2﹣ac,∴a2+c2﹣b2=ac, ∴ , ∵ ,∴ . ∵ , ∴ac=4,∵a+c=4,∴a=c=2,又 , ∴△ABC 是边长为 2 的等边三角形,∴△ABC 的周长为 6. 故选:B. 【点评】本题考查了余弦定理和面积公式,考查了转化思想和计算能力,属中档题. 【知识点】正弦定理 10.2009 年北京国庆阅兵式上举行升旗仪式,如图,在坡度为 15°的观礼台上,某一列座位与旗杆在同一 个垂直于地面的平面上,在该列的第一排和最后一排测得旗杆顶端的仰角分别为 60°和 30°,且第一 排和最后一排的距离为 10 米,则旗杆的高度为( )米. A.20 B.30 C.30 D.35 【分析】先求得∠AEC 和∠ACE,则∠EAC 可求,再利用正弦定理求得 AC,最后在 Rt△ABC 中利用 AB =AC•sin∠ACB 求得 AB 的长. 【解答】解:如图所示,依题意可知∠AEC=45°,∠ACE=180°﹣60°﹣15°=105° ∴∠EAC=180°﹣45°﹣105°=30° 由正弦定理可知 = ∴CEsin∠EAC=ACsin∠CEA, ∴AC= =20 米 ∴在 Rt△ABC 中, AB=AC•sin∠ACB=20 × =30 米 所以旗杆的高度为 30 米 故选:B. 【点评】本题主要考查了解三角形的实际应用.此类问题的解决关键是建立数学模型,把实际问题转化成 数学问题,利用所学知识解决 【知识点】解三角形的实际应用 11.在锐角△ABC 中,内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c.若 c﹣a=2acosB,则 的取值范围是( ) A. B. C. D.( 0,1) 【分析】由正弦定理,两角和与差的正弦函数公式化简已知等式可得 sin(B﹣A)=sinA,结合 A,B 是锐 角,可得 B=2A,由三角形内角和定理可求范围 A∈( , ),利用正弦定理,二倍角的正弦 函数公式,余弦函数的性质即可求解其范围. 【解答】解:∵c﹣a=2acosB, ∴由正弦定理可得:sinC﹣sinA=2sinAcosB, 又 sinC=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB, ∴sinAcosB+cosAsinB﹣sinA=2sinAcosB,可得:cosAsinB﹣sinA=sinAcosB, ∴sin(B﹣A)=sinA, ∵A,B 是锐角, ∴B﹣A=A,即 B=2A, ∵C=π﹣A﹣B=π﹣3A∈(0, ), ∴可得:A∈( , ), cosA∈( , ), ∴ = = = =2cosA∈( , ). 故选:B. 【点评】本题主要考查了正弦定理,三角函数恒等变换的应用,余弦函数的性质在解三角形中的应用,考 查了计算能力和转化思想,属于基础题. 【知识点】正弦定理 12.如图,四边形 ABCD 内接于圆 O,若 AB=1,AD=2, BDcos∠DBC+CDsin∠BCD,则 S△BCD 的最大值为( ) A. B. C. D. 【分析】由题意利用正弦、余弦定理,结合图形求出△BCD 的面积表达式,再求面积的最大值. 【解答】解:在△BCD 中,由正弦定理得 sin∠BDC= sin∠BCDcos∠DBC+sin∠DBC•sin∠BCD, 又∠BDC=π﹣(∠DBC+∠BCD),所以 sin(∠DBC+∠BCD)= sin∠BCDcos∠DBC+sin ∠DBCsin∠BCD, 展开整理得 sin∠DBCcos∠BCD=sin∠DBCsin∠BCD, 因为 sin∠DBC≠0,所以 tan∠BCD= , 故∠BCD= ; 又四边形 ABCD 内接于圆,所以∠A=π﹣ = ; 在△ABD 中,由余弦定理得 BD2=AB2+AD2﹣2AB•ADcosA=1+4﹣2×1×2×cos =7, 因此 BD= ; 在△BCD 中,由余弦定理得 BD2=BC2+CD2﹣2BC•CDcos =BC2+CD2﹣BC•CD, ∴7=BC2+CD2﹣BC•CD≥2BC•CD﹣BC•CD=BC•CD, ∴BC•CD≤7,当且仅当 BC=CD= 时“=”成立; 所以 S△BCD= BC•CD•sin∠BCD= BC•CD•sin = BC•CD≤ , 所以 S△BCD 的最大值为 . 故选:C. 【点评】本题考查了三角恒等变换以及三角形面积计算问题,是中档题. 【知识点】三角形中的几何计算 二、填空题:(本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分。) 13.在△ABC 中,已知 AB=3,A=120°,且△ABC 的面积是 ,则 AC 的边长为 . 【分析】利用三角形面积公式列出关系式,将 c,sinA 及已知面积代入求出 b 的值,再利用余弦定理列出 关系式,把 b,c,cosA 的值代入计算即可求出 a 的值. 【解答】解:在△ABC 中,∵AB=c=3,A=120°,△ABC 的面积为 , ∴S△ABC= bcsinA= b= , 即 b=5, 则 AC 的边长为:5. 故答案为:5. 【点评】本题考查三角形的面积公式,熟练掌握定理及公式是解本题的关键. 【知识点】三角形中的几何计算 14.在△ABC 中,已知(4 ﹣ )⊥ ,则 sinA 的最大值等于 . 【分析】根据平面向量的线性运算与数量积的运算法则,结合基本不等式,求出 cosA 的最小值,即得 sinA 的最大值. 【解答】解:在△ABC 中, ∵(4 ﹣ )⊥ , ∴(4 ﹣ )• =0; ∴(4 ﹣ )•( ﹣ )=0; 如图所示, ∴4 2﹣5 • + 2=0,即 5 • =4 2+ 2; ∴cosA= ≥ = , 当且仅当 2| |=| |时,“=”成立; 此时 sinA 的最大值为 = . 故答案为: . 【点评】本题考查了平面向量的线性运算与数量积的运算问题,也考查了基本不等式的应用问题,是基础 题. 【知识点】三角形中的几何计算 15.如图所示,位于东海某岛的雷达观测站 A,发现其北偏东 45°,与观测站 A 距离 20 海里的 B 处有一 货船正匀速直线行驶,半小时后,又测得该货船位于观测站 A 东偏北 θ(0°<θ<45°)的 C 处,且 cosθ= ,已知 A、C 两处的距离为 10 海里,则该货船的船速为 海里/小时. 【分析】根据余弦定理求出 BC 的长度即可得到结论. 【解答】解:∵cosθ= ,∴sin= , 由题意得∠BAC=45°﹣θ,即 cos∠BAC=cos(45°﹣θ)= , ∵AB=20 ,AC=10, ∴由余弦定理得 BC2=AB2+AC2﹣2AB•ACcos∠BAC, 即 BC2=(20 )2+102﹣2×20 ×10× =800+100﹣560=340, 即 BC= , 设船速为 x,则 =2 , ∴x=4 (海里/小时), 故答案为:4 【点评】本题主要考查解三角形的应用,根据条件求出 cos∠BAC,以及利用余弦定理求出 BC 的长度是解 决本题的关键. 【知识点】解三角形的实际应用 16.在△ABC 中,若 cosB= ,b=2,则 + 的最小值为 ,△ABC 面积的最大值 为 . 【分析】根据余弦定理可得 ac≤ ,将 + 化为 可得,面积化为 ac 可得. 【解答】解:因为 cosB= ,∴sinB= ,∴sinA= = ,sinC= 由余弦定理得 b2=a2+c2﹣2accosB=a2+c2﹣2ac× ,∴4+ ac=a2+c2≥2ac, ∴ac≤ (当且仅当 a=c 时取等) ∴ + = + = = = = = ≥ = = , △ABC 的面积为 = ac≤ × = . 故答案为: , . 【点评】本题考查了正余弦定理,属中档题. 【知识点】正弦定理 三、解答题:(本题共 6 小题,共 70 分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。) 17.如图,在四边形 ABCD 中,∠DAB= ,AD:AB=2:3,BD= ,AB⊥BC. (1)求 sin∠ABD 的值; (2)若∠BCD= ,求 CD 的长. 【分析】(1)设 AD=2x,AB=3x,由余弦定理求出 AD=2,AB=3,再由正弦定理能求出 sin∠ABD. (2)由 sin(∠ABD+∠CBD)=sin ,得 sin∠CBD=cos∠ABD,求出 sin , 由此利用正弦定理能求出 CD. 【解答】解:(1)设 AD=2x,AB=3x, 由余弦定理得:cos = = , 解得 x=1,∴AD=2,AB=3, ∴由正弦定理得: , 解得 sin∠ABD= . (2)sin(∠ABD+∠CBD)=sin ,∴sin∠CBD=cos∠ABD, cos = ,∴sin , 由正弦定理得 ,解得 CD= . 【点评】本题考角的正弦值的求法,考查三角形边长的求法,考查正弦定理、余弦定理、诱导公式、同角 三角函数关系式等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查化归与转化思想、函数与 方程思想,是中档题. 【知识点】三角形中的几何计算 18.在△ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,a=1,且(1+b)( sinA﹣sinB)=(c﹣b)sinC. (1)求 A; (2)求 △ABC 面积的最大值. 【分析】(1)由题目条件 a=1,可以将(1+b)( sinA﹣sinB)=(c﹣b)sinC 中的 1 换成 a,达到齐次化 的目的,再用正余弦定理解决; (2)已知∠A,要求△ABC 的面积,可用公式 S= bc•sin A,因此把问题转化为求 bc 的最大 值. 【解答】解:(1)因为(1+b)( sinA﹣sinB)=(c﹣b)sinC,由正弦定理得:(1+b)( a﹣b)=(c﹣b) c⇔(a+b)( a﹣b)=(c﹣b)c⇔b2+c2﹣a2=bc 由余弦定理得:cos A= = ,所以 A= . (2)因为 b2+c2﹣a2=bc,所以 bc=b2+c2﹣1≥2bc﹣1⇔bc≤1; 所以 S△ABC= bc•sin A= bc≤ , 当且仅当 b=c=1 时,取等号. 【点评】本题考察正余弦定理、基本不等式,需要用到简单的代数变换,属于基础题. 【知识点】正弦定理 19.在锐角△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别是 a,b,c,且 acosC= csinA. (1)求 C; (2)若△ABC 的面积为 8,a=4,求 b 的值. 【分析】(1)根据正弦定理化边为角,即得结果; (2)先根据三角形面积公式得 ab,即得 b. 【解答】解:(1)∵acosC= csinA,∴sinAcosC= sinCsinA. ∵sinA>0,∴cosC= sinC,即 tanC= . ∵0<C< ,∴C= . (2)由(1)可得 sinC= ,则 △ABC 的面积为 S= ab. ∵△ABC 的面积为 S=8, ∴ ab=8,即 ab=32. ∵a=4,∴b=8. 【点评】本题考查正弦定理以及三角形面积公式,考查基本分析求解能力,属基础题. 【知识点】正弦定理 20.在观察物体时,从物体上、下沿引出的光线在人眼处所成的夹角叫视角.研究表明,视角在[26°,30°] 范围内视觉效果最佳.某大广场竖立的大屏幕,屏幕高为 20 米,屏幕底部距离地面 11.5 米.站在大屏 幕正前方,距离屏幕所在平面 x 米处的某人,眼睛位置距离地面高度为 1.5 米,观察屏常的视角为 θ(情 景示意图如图所示). (1)为探究视觉效果,请从 sinθ,cosθ,tanθ 中选择一个作为 y,并求 y=f(x)的表达式; (2)根据(1)的选择探究 θ 是否有达到最佳视角效果的可能. 【分析】(1)过点 A 作 AF⊥CE 于 F,则 EF=AB=1.5,DF=DE﹣EF=10,CF=30,设∠CAF=α,∠ DAF=β,sinθ=sin(α﹣β)=sinαcosβ﹣cosαsinβ,化简即可得出答案. (2)由基本不等式可得 sinθ= ≤ = ,即可得出答案. 【解答】解:过点 A 作 AF⊥CE 于 F,则 EF=AB=1.5, DF=DE﹣EF=10,CF=30, 设∠CAF=α,∠DAF=β, (1)sinθ=sin(α﹣β), =sinαcosβ﹣cosαsinβ, = • ﹣ • , = , (2)sinθ= ≤ = , 当且仅当 x2= ,即 x=10 时,sinθ 取到最大值 , 因为 sinθ 在(0,90°)上单调递增,所以观察屏幕视角最大值为 30°∈[26°,30°], 即此时视角达到最佳. 【点评】本题为开放性探究题,考查解三角形问题,属于中档题. 【知识点】解三角形的实际应用 21.如图,已知扇形 OMN 是一个观光区的平面示意图,其中扇形半径为 10 米,∠MON= ,为了便于游 客观光和旅游,提出以下两种设计方案: (1)如图 1,拟在观光区内规划一条三角形 ABO 形状的道路,道路的一个顶点 B 在弧 MN 上,另一顶 点 A 在半径 OM 上,且 AB∥ON,求△ABO 周长的最大值; (2)如图 2,拟在观光区内规划一个三角形区域种植花卉,三角形花圃 ABC 的一个顶点 B 在弧 MN 上, 另两个顶点 A、C 在半径 OM、ON 上,且 AB∥ON,AC⊥ON,求花圃△ABC 面积的最大值. 【分析】(1)由已知可得 ,又 OB=10,设∠MOB=θ,θ∈(0, ),利用正弦定理求得 AB = ,OA= ,作和后利用三角函数求最值; (2)由已知结合余弦定理求解 OA•AB 的最大值,代入三角形面积公式求解. 【解答】解:(1)∵AB∥ON, ,∴ , 又 OB=10,设∠MOB=θ,θ∈(0, ), 在△AOB 中,由正弦定理可知, , ∴AB= ,OA= , ∴△AOB 的周长 f(θ)= ,θ∈(0, ). 化简得 f(θ)= . ∴ 时,△AOB 的周长有最大值为 米. 答:△ABO 周长的最大值为 米; (2)∵图 2 中△ABC 与图 1 中△ABO 面积相等, 而在△ABO 中,∵OB=r=10,AB∥ON, , ∴ . 由余弦定理知,OB2=OA2+AB2﹣2OA•AB•cos∠OAB, ∴100=OA2+AB2+OA•AB≥3OA•AB, ∴OA ,当且仅当 OA=AB= 时取“=”. ∴ 平方米. 答:花圃△ABC 面积的最大值为 平方米,此时 OA=OB= 米. 【点评】本题考查三角形的解法,考查正弦定理及余弦定理的应用,训练了利用基本不等式求最值,是中 档题. 【知识点】解三角形的实际应用 22.如图,直线 l 为经过市中心 O 的一条道路,B、C 是位于道路 l 上的两个市场,在市中心 O 正西方向的 道路较远处分布着一些村庄,为方便村民生活,市政府决定从村庄附近的点 A 处修建两条道路 AB、AC, l 与 OA 的夹角为 (OA>3km,∠OAC 为锐角).已知以 的速度从 O 点到达 B、C 的时间 分别为 t, (单位:h) (1)当 t=1 时:①设计 AB 的长为 ,求此时 OA 的长;②修建道路 AB,AC 的费用均为 a 元/km, 现需要使工程耗费最少,直接写出所需总费用的最小值. (2)若点 A 与市中心 O 相距 ,铺设时测量出道路 AC,AB 的夹角为 ,求时间 t 的值. 【分析】(1)①当 t=1 时,由余弦定理解得 OA,AC,推出修建道路 AB,AC 的费用的最小值. (2)∠BAO=θ,在△ABO 中,由正弦定理可得: = = .同理在△ ABC 中, = ,且 BC= BO,∠ACO= ﹣θ.化为:sinθcosθ= ,θ∈ ,tanθ∈(0, ), sinθ,cosθ≠0.解得 tanθ.在△ABO 中,BO= = ,化简求解即可. 【解答】解:(1)①当 t=1 时,OB=2 ,∵AB=3 ,∠AOC= ,OC=2 (1+ )=2 +6, 由余弦定理可得 AB2=OA2+OB2﹣2OA•OBcos ,即 27=OA2+12﹣2OA•2 × , 解得 OA=3 + ;, AC2=OA2+OC2﹣2OA•OCcos =(3 + )2+(2 +6)2﹣2(3 + )( 2 +6)• = 63+18 ﹣18 AC= ∴修建道路 AB,AC 的费用的最小值为( +3 )a 元. (2)设∠BAO=θ,在△ABO 中,由正弦定理可得: = = . 同理在△ABC 中, = ,且 BC= BO,∠ACO= ﹣θ.∴ = , ∴ = ,化为:sinθcosθ= ,θ∈ ,tanθ∈(0, ), sinθ,cosθ≠ 0. ∴ = = ,解得 tanθ=2﹣ . 在△ABO 中,BO= = = =2 . ∴t= =1h. 【点评】本题考查了正弦定理余弦定理、三角函数求值、方程的解法,考查了推理能力与计算能力,属于 难题. 【知识点】解三角形的实际应用