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- 2021-06-16 发布
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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