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  • 2021-06-16 发布

【数学】2020届一轮复习人教B版三角恒等变换与解角形的综合应用学案

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考查角度 2 三角恒等变换与解三角形的综合应用 分类透析一 三角恒等变换及应用 例 1 在△ABC 中,AC=6,cos B= 4 5 ,C= π 4 . (1)求 AB 的长; (2)求 cos - π 6 的值. 分析 (1)先利用同角三角函数关系式求出 sin B,再用正弦定理 求 AB 的长. (2)先利用 A+B+C=π和两角和公式求出 cos A,再求出 sin A,最 后用两角差公式求解. 解析 (1)因为 cos B= 4 5 ,0AD,所以 AD=3. (2)在△ABD 中,由正弦定理可知 sin∠ = sin∠ . 又由 cos∠BAD= 2 2 3 ,可知 sin∠BAD= 1 3 , 所以 sin∠ADB= · sin∠ = 6 3 . 因为∠ADB=∠DAC+∠C= π 2 +∠C,所以 cos C= 6 3 . 方法技巧 解三角形的关键是分清所解三角形中的已知元素和未 知元素,由已知条件合理选用正弦定理、余弦定理,注意角的范围与三 角函数符号之间的联系. 分类透析三 三角恒等变换与解三角形的综合应用 例 3 在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,且满足 3 - cos = cos ,D 是 AC 边上的一点. (1)求 cos B 的值; (2)若 AB=2,AD=2DC,BD= 4 3 3 ,求△ABC 的面积. 分析 (1)先化简已知等式,再根据角的范围求出 cos B. (2)设 AD=2DC=2x,利用∠CDB=π-∠ADB 和余弦定理建立方程组 求出 a,再由 cos B 求出 sin B,代入 S= 1 2 acsin B 中,进而求出△ABC 的面积. 解析 (1)由 3 - cos = cos ,得 3ccos B-acos B=bcos A,3ccos B=acos B+bcos A. 由正弦定理得 3sin Ccos B=sin Acos B+sin Bcos A=sin(A+B)=sin C. 因为 sin C≠0,所以 cos B= 1 3 . (2)设 BC=a,AD=2DC=2x, 则在△ABC 中,由余弦定理得 AC2=AB2+BC2-2AB·BCcos∠ABC, 即 9x2=4+a2- 4 3 . ① 在△ABD 中,由余弦定理得 cos∠ADB= ( 2 ) 2 + 4 3 3 2 - 22 2 · 2 · 4 3 3 ; 在△BDC 中,由余弦定理得 cos∠CDB= 2 + 4 3 3 2 - 2 2 · · 4 3 3 . 因为 cos∠CDB=-cos∠ADB,所以 3x2-a2=-6. ② 由①②,解得 a=3. 又因为 sin∠ABC= 1 - 1 9 = 2 2 3 , 所以△ABC 的面积为 1 2 AB·BCsin∠ABC=2 2 . 方法技巧 (1)一般地,如果条件为含有角的余弦或边的代数式, 要灵活运用正弦、余弦定理实现边角转化;(2)三角形的面积公式涉及 边、角,常和正弦、余弦定理结合起来运用. 1.(2018 年江苏卷,16 改编)已知 cos π 6 + α cos π 3 - α =- 1 4 ,α∈ π 3 , π 2 . (1)求 sin 2α的值; (2)求 tan α- 1 tan 的值. 解析 (1)∵cos π 6 + α cos π 3 - α =cos π 6 +α sin π 6 +α = 1 2 ·sin 2 + π 3 =- 1 4, ∴sin 2 + π 3 =- 1 2 . ∵α∈ π 3 , π 2 ,∴2α+ π 3 ∈ π , 4π 3 , ∴2α+ π 3 = 7π 6 ,解得 2α= 5π 6 .∴sin 2α=sin 5π 6 = 1 2 . (2)由(1)知 sin 2α= 1 2 ,∴cos 2α=- 3 2 . ∴tan α- 1 tan = sin cos - cos sin = sin2 α - cos 2 α sincos =- 2cos2 sin2 =-2×- 3 2 1 2 =2 3 . 2.(2018 年全国Ⅰ卷,理 17 改编)如图所示,在平面四边形 ABCD 中,AD=1,CD=2,AC= 7 . (1)求 cos∠CAD 的值; (2)若 cos∠BAD=- 7 14 ,sin∠CBA= 21 6 ,求 BC 的长. 解析 (1)在△ADC 中,由余弦定理, 得 cos∠CAD= 2 +A2 - C2 2 · = 7+1 - 4 2 7 = 2 7 7 . (2)设∠BAC=α,则α=∠BAD-∠CAD. ∵cos∠CAD= 2 7 7 , ∴sin∠CAD= 1 - cos 2 ∠CAD = 21 7 . 又 cos∠BAD=- 7 14 , ∴sin∠BAD= 1 - cos 2 ∠BAD = 3 21 14 . ∴sin α=sin(∠BAD-∠CAD) =sin∠BADcos∠CAD-cos∠BADsin∠CAD = 3 21 14 × 2 7 7 - - 7 14 × 21 7 = 3 2 . 在△ABC 中,由正弦定理,得 sin = sin∠ , 故 BC= · sin sin∠ = 7× 3 2 21 6 =3. 3.(2017 年全国Ⅰ卷,理 17 改编)在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别 为 a,b,c,且 bcos A=(2c-a)cos B. (1)求角 B 的大小; (2)若△ABC 的面积为 3 3 ,b= 13 ,求△ABC 的周长. 解析 (1)∵bcos A=(2c-a)cos B, 由正弦定理,得 sin Bcos A=(2sin C-sin A)·cos B. ∴sin Acos B+cos Asin B=2sin Ccos B, ∴sin(A+B)=2sin Ccos B. 又 A+B+C=π,∴sin(A+B)=sin C. ∵sin C≠0,∴cos B= 1 2 . 又 B∈(0,π),∴B= π 3 . (2)由(1)知 B= π 3 ,又 b= 13 , ∴b2=a2+c2-2accos B,即 13=a2+c2-ac. ① 又 S△ABC= 1 2 acsin B=3 3 ,∴ac=12. ② ∴联立①②解得 a+c=7. ∴△ABC 的周长为 7+ 13 . 1.(2018 年长郡中学)已知在△ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c, 且 asin B-bcos A=0. (1)求角 A 的大小. (2)若 a=2 5 ,b=2,求△ABC 的面积. 解析 (1)在△ABC 中,由正弦定理得 sin Asin B-sin Bcos A=0, 即 sin B(sin A-cos A)=0.又 B 为三角形的内角,sin B≠0, 所以 sin A-cos A=0,即 2 sin - π 4 =0. 又 A∈(0,π),所以 A= π 4 . (2)在△ABC 中,由余弦定理得 a2=b2+c2-2bccos A, 将 a=2 5 ,b=2,cos A= 2 2 代入,得 20=4+c2-4c· 2 2 ,即 c2-2 2 c-16=0, 解得 c=-2 2 (舍去)或 c=4 2 . 所以 S△ABC= 1 2 bcsin A= 1 2 ×2×4 2 × 2 2 =4. 2.(2018 年河南郑州高三质检一)在△ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,且 2ccos B=2a+b. (1)求角 C; (2)若△ABC 的面积 S= 3 2 c,求 ab 的最小值. 解析 (1)由正弦定理得 2sin Ccos B=2sin A+sin B, 即 2sin Ccos B=2sin(B+C)+sin B, ∴2sin Bcos C+sin B=0. ∵B 为三角形的内角, ∴sin B≠0,∴cos C=- 1 2 . 又∵C 为三角形的内角,∴C= 2π 3 . (2)∵S= 1 2 absin C= 3 2 c,∴c= 1 2 ab. 又 c2=a2+b2-2abcos C=a2+b2+ab, ∴ 2 2 4 =a2+b2+ab≥3ab. ∴ab≥12. 故 ab 的最小值为 12. 3.(2018 届江西省重点中学协作体联考)已知 a,b,c 分别为△ABC 三个 内角 A,B,C 的对边,2acos B+b=2c, · =4. (1)求 S△ABC; (2)若 D 是 BC 的中点,AD= 7 ,求 a. 解析 (1)∵2acos B+b=2c,A+B+C=π, ∴2sin Acos B+sin B=2sin C=2sin(A+B)=2sin Acos B+2cos Asin B, 整理得 sin B=2sin Bcos A,又 sin B≠0,∴cos A= 1 2 . ∵A∈(0,π),∴A= π 3 . ∵ · =4,∴bccos A=4,解得 bc=8, ∴S△ABC= 1 2 bcsin A= 1 2 ×8× 3 2 =2 3 . (2)∵ = 1 2 ( + ),∴ 2 = 1 4 ( 2 +2 · + 2 ), 即 7= 1 4 (c2+2×4+b2),化简得 b2+c2=20. 又∵bc=8, ∴a2=b2+c2-2bccos A=20-2×8× 1 2 =12. ∴a=2 3 . 4.(2018 届襄阳调研)在△ABC 中,内角 A,B,C 所对的边分别是 a,b,c, 已知 asin B=bcos A,cos B= 3 5 . (1)求 cos C 的值; (2)若 a=15,D 为 AB 边上的点,且 2AD=BD,求 CD 的长. 解析 (1)由 asin B=bcos A 得 sin Asin B=sin Bcos A. ∵A,B,C 是△ABC 的内角,∴sin B≠0,cos A≠0, ∴tan A=1,故 A= π 4 . 由 cos B= 3 5 ,得 sin B= 1 - 3 5 2 = 4 5 . ∴cos C=cos[π-(A+B)]=-cos(A+B) =-cos π 4 cos B+sin π 4 sin B= 2 10 . (2)由 cos C= 2 10 ,得 sin C= 1 - 2 10 2 = 7 2 10 . 由正弦定理得 15 sin π 4 = 7 2 10 ,解得 c=21, ∴BD= 2 3 c=14. 在△BDC 中,CD2=BC2+BD2-2BC·BDcos B=152+142-2×15×14× 3 5 =169,解得 CD=13.

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