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- 2021-06-16 发布
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1.正弦定理、余弦定理
在△ABC 中,若角 A,B,C 所对的边分别是 a,b,c,R 为△ABC 外接圆半径,则
定理 正弦定理 余弦定理
内容
a
sin A= b
sin B= c
sin C=2R a2=b2+c2-2bccos A;
b2=c2+a2-2cacos B;
c2=a2+b2-2abcos C
变形
(1)a=2Rsin A,
b=2Rsin B,
c=2Rsin C;
(2)sin A= a
2R,sin B= b
2R,sin C= c
2R;
(3)a∶b∶c=sin A∶sin B∶sin C;
(4)asin B=bsin A,
bsin C=csin B,
asin C=csin A
cos A=b2+c2-a2
2bc ;
cos B=c2+a2-b2
2ca ;
cos C=a2+b2-c2
2ab
2.在△ABC 中,已知 a、b 和 A 时,解的情况如下
A 为锐角 A 为钝角或直角
图形
关系式 a=bsin A bsin Ab
解的个数 一解 两解 一解 一解
3.三角形常用面积公式
(1)S=1
2a·ha(ha 表示边 a 上的高);
(2)S=1
2absin C=1
2acsin B=1
2bcsin A;
(3)S=1
2r(a+b+c)(r 为三角形内切圆半径).
【知识拓展】
1.三角形内角和定理
在△ABC 中,A+B+C=π;
变形:A+B
2 =π
2-C
2.
2.三角形中的三角函数关系
(1)sin(A+B)=sin C; (2)cos(A+B)=-cos C;
(3)sin A+B
2 =cos C
2; (4)cos A+B
2 =sin C
2.
3.三角形中的射影定理
在△ABC 中,a=bcos C+ccos B;
b=acos C+ccos A;
c=bcos A+acos B.
【思考辨析】
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)三角形中三边之比等于相应的三个内角之比.( × )
(2)在△ABC 中,若 sin A>sin B,则 A>B.( √ )
(3)在△ABC 的六个元素中,已知任意三个元素可求其他元素.( × )
(4)当 b2+c2-a2>0 时,三角形 ABC 为锐角三角形.( × )
(5)在△ABC 中, a
sin A= a+b-c
sin A+sin B-sin C.( √ )
(6)在三角形中,已知两边和一角就能求三角形的面积.( √ )
1.(教材改编)在△ABC 中,a=2,A=30°,C=45°,则△ABC 的面积 S△ABC= .
答案 3+1
解析 ∵b=asin B
sin A =2 × sin 105°
sin 30° = 6+ 2,
∴S△ABC=1
2absin C=( 6+ 2)× 2
2 = 3+1.
2.(教材改编)在△ABC 中,A=60°,B=75°,a=10,则 c= .
答案 10 6
3
解析 由 A+B+C=180°,知 C=45°,
由正弦定理得 a
sin A= c
sin C,即10
3
2
= c
2
2
,
∴c=10 6
3 .
3.(教材改编)在△ABC 中,A=60°,AC=2,BC= 3,则 AB= .
答案 1
解析 方法一 在△ABC 中,根据余弦定理,即 BC2=AB2+AC2-2·AB·AC·cos 60°,得( 3)2
=AB2+22-2AB×2×cos 60°,整理得 AB2-2AB+1=0,解得 AB=1.
方法二 在△ABC 中,根据正弦定理,
得 AC
sin B= BC
sin A,即 2
sin B= 3
sin 60°,解得 sin B=1,
因为 B∈(0°,180°),所以 B=90°,
所以 AB= 22-( 3)2=1.
4.在△ABC 中,角 A,B,C 对应的边分别为 a,b,c,若 A=120°,a=2,b=2 3
3 ,则 B= .
答案 π
6
解析 ∵A=120°,a=2,b=2 3
3 ,
∴由正弦定理 a
sin A= b
sin B可得,
sin B=b
asin A=
2 3
3
2 × 3
2 =1
2.
∵A=120°,∴B=30°,即 B=π
6.
5.(教材改编)在△ABC 中,已知 CB=7,AC=8,AB=9,则 AC 边上的中线长为 .
答案 7
解析 由条件知 cos A=AB2+AC2-BC2
2AB·AC
= 92+82-72
2 × 9 × 8=2
3,
设 AC 边上的中线长为 x,由余弦定理知
x2=(AC
2 )2+AB2-2×AC
2 ×ABcos A
=42+92-2×4×9×2
3=49,
∴x=7,故所求中线长为 7.
题型一 利用正弦定理、余弦定理解三角形
例 1 (1)(2016·南京、盐城调研)在△ABC 中,设 a,b,c 分别为角 A,B,C 的对边,若 a=
5,A=π
4,cos B=3
5,则 c= .
答案 7
解析 因为 cos B=3
5,所以 B∈(0,π
2),
从而 sin B=4
5,所以 sin C=sin(A+B)=sin Acos B+cos Asin B= 2
2 ×3
5+ 2
2 ×4
5=7 2
10 ,
又由正弦定理得 a
sin A= c
sin C,即 5
2
2
= c
7 2
10
,解得 c=7.
(2)(2016·四川)在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别是 a,b,c,且cos A
a +cos B
b =sin C
c .
①证明:sin Asin B=sin C;
②若 b2+c2-a2=6
5bc,求 tan B.
①证明 根据正弦定理,可设
a
sin A= b
sin B= c
sin C=k(k>0),
则 a=ksin A,b=ksin B,c=ksin C,
代入cos A
a +cos B
b =sin C
c 中,有
cos A
ksin A+cos B
ksin B= sin C
ksin C,变形可得
sin Asin B=sin Acos B+cos Asin B=sin(A+B).
在△ABC 中,由 A+B+C=π,有 sin(A+B)=sin(π-C)=sin C.所以 sin Asin B=sin C.
②解 由已知,b2+c2-a2=6
5bc,根据余弦定理,有
cos A=b2+c2-a2
2bc =3
5.
所以 sin A= 1-cos2A=4
5.
由①知,sin Asin B=sin Acos B+cos Asin B,
所以 4
5sin B=4
5cos B+3
5sin B.
故 tan B=sin B
cos B=4.
思维升华 应用正弦、余弦定理的解题技巧
(1)求边:利用公式 a=bsin A
sin B ,b=asin B
sin A ,c=asin C
sin A 或其他相应变形公式求解.
(2)求角:先求出正弦值,再求角,即利用公式 sin A=asin B
b ,sin B=bsin A
a ,sin C=csin A
a 或
其他相应变形公式求解.
(3)已知两边和夹角或已知三边可利用余弦定理求解.
(4)灵活利用式子的特点转化:如出现 a2+b2-c2=λab 形式用余弦定理,等式两边是关于边
或角的正弦的齐次式用正弦定理.
(1)△ABC 的三个内角 A,B,C 所对边的长分别为 a,b,c,asin Asin B+bcos2A
= 2a,则b
a= .
(2)在△ABC 中,内角 A,B,C 的对边长分别为 a,b,c,已知 a2-c2=b,且 sin(A-C)=2cos
Asin C,则 b= .
答案 (1) 2 (2)2
解析 (1)(边化角)
由 asin Asin B+bcos2A= 2a 及正弦定理,得
sin Asin Asin B+sin Bcos2A= 2sin A,
即 sin B= 2sin A,所以b
a=sin B
sin A= 2.
(2)(角化边)
由题意,得 sin Acos C-cos Asin C=2cos Asin C,
即 sin Acos C=3cos Asin C,
由正弦、余弦定理,得
a·a2+b2-c2
2ab =3c·b2+c2-a2
2bc ,
整理得 2(a2-c2)=b2, ①
又 a2-c2=b, ②
联立①②得 b=2.
题型二 和三角形面积有关的问题
例 2 (2016·南通模拟)在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,(a+b-c)(a+b+c)
=ab.
(1)求角 C 的大小;
(2)若 c=2acos B,b=2,求△ABC 的面积.
解 (1)在△ABC 中,由(a+b-c)(a+b+c)=ab,
得a2+b2-c2
2ab =-1
2,即 cos C=-1
2.
因为 00,所以 cos B<0,
即 B 为钝角,所以△ABC 为钝角三角形.
(2)由 3sin A=5sin B 及正弦定理得 3a=5b,
故 a=5
3b,c=7
3b.
所以 cos C=a2+b2-c2
2ab =-1
2,即 C=2
3π.
从而△ABC 为钝角三角形.
引申探究
1.例 3(2)中,若将条件变为 2sin Acos B=sin C,判断△ABC 的形状.
解 ∵2sin Acos B=sin C=sin(A+B),
∴2sin Acos B=sin Acos B+cos Bsin A,
∴sin(A-B)=0,
又 A,B 为△ABC 的内角.
∴A=B,∴△ABC 为等腰三角形.
2.例 3(2)中,若将条件变为 a2+b2-c2=ab,且 2cos Asin B=sin C,判断△ABC 的形状.
解 ∵a2+b2-c2=ab,∴cos C=a2+b2-c2
2ab =1
2,
又 01.
∴角 B 不存在,即满足条件的三角形不存在.
5.在△ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,且 cos 2A
2=b+c
2c ,则△ABC 的形状是
三角形.
答案 直角
解析 在△ABC 中,∵cos2A
2=b+c
2c ,
∴1+cos A
2 = b
2c+1
2,∴cos A=b
c,
∴由余弦定理知 cos A=b2+c2-a2
2bc ,
∴b2+c2-a2
2bc =b
c,∴b2+c2-a2=2b2.
即 a2+b2=c2.故△ABC 是直角三角形.
6.(2016·连云港模拟)△ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,已知 b=2,B=π
6,C=
π
4,则△ABC 的面积为 .
答案 3+1
解析 ∵b=2,B=π
6,C=π
4.
由正弦定理 b
sin B= c
sin C,
得 c=bsin C
sin B =
2 × 2
2
1
2
=2 2,
A=π-(π
6+π
4)= 7
12π,
∴sin A=sin(π
4+π
3)=sin π
4cos π
3+cos π
4sin π
3
= 2+ 6
4 .
则 S△ABC=1
2bc·sin A=1
2×2×2 2× 6+ 2
4 = 3+1.
7.(2016·全国甲卷)△ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,若 cos A=4
5,cos C= 5
13,
a=1,则 b= .
答案 21
13
解析 在△ABC 中,由 cos A=4
5,cos C= 5
13,可得 sin A=3
5,sin C=12
13,sin B=sin(A+C)=
sin Acos C+cos A·sin C=63
65,由正弦定理得 b=asin B
sin A =21
13.
8.如图,正方形 ABCD 的边长为 1,延长 BA 至 E,使 AE=1,连结 EC,ED,则 sin∠CED
= .
答案 10
10
解析 由题意得 EB=EA+AB=2,则在 Rt△EBC 中,EC= EB2+BC2= 4+1= 5.
在△EDC 中,∠EDC=∠EDA+∠ADC=π
4+π
2=3π
4 ,
由正弦定理得sin∠CED
sin∠EDC=DC
EC= 1
5
= 5
5 ,
所以 sin∠CED= 5
5 ·sin∠EDC= 5
5 ·sin3π
4 = 10
10 .
9.在△ABC 中,内角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,已知△ABC 的面积为 3 15,b-c=
2,cos A=-1
4,则 a 的值为 .
答案 8
解析 ∵cos A=-1
4,0<A<π,∴sin A= 15
4 ,
S△ABC=1
2bcsin A=1
2bc× 15
4 =3 15,∴bc=24,
又 b-c=2,∴b2-2bc+c2=4,b2+c2=52,
由余弦定理得 a2=b2+c2-2bccos A
=52-2×24×(-1
4 )=64,
∴a=8.
*10.在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,且满足 asin B= 3bcos A.若 a=4,
则△ABC 周长的最大值为 .
答案 12
解析 由正弦定理 a
sin A= b
sin B,
可将 asin B= 3bcos A 转化为 sin Asin B= 3sin Bcos A.
又在△ABC 中,sin B>0,∴sin A= 3cos A,
即 tan A= 3.
∵0
3
2 × 3+1
2=2.
12.在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,若∠B=∠C 且 7a2+b2+c2=4 3,
则△ABC 的面积的最大值为 .
答案 5
5
解析 由∠B=∠C,得 b=c,代入 7a2+b2+c2=4 3,
得 7a2+2b2=4 3,即 2b2=4 3-7a2,
由余弦定理,得 cos C=a2+b2-c2
2ab = a
2b,
所以 sin C= 1-cos2C= 4b2-a2
2b
= 8 3-15a2
2b ,
则△ABC 的面积
S=1
2absin C=1
2ab× 8 3-15a2
2b
=1
4a 8 3-15a2=1
4 a2(8 3-15a2)
=1
4× 1
15 15a2(8 3-15a2)
≤1
4× 1
15
×15a2+8 3-15a2
2
=1
4× 1
15
×4 3= 5
5 ,
当且仅当 15a2=8 3-15a2 时取等号,此时 a2=4 3
15 .
所以△ABC 的面积的最大值为 5
5 .
13.四边形 ABCD 的内角 A 与 C 互补,AB=1,BC=3,CD=DA=2.
(1)求 C 和 BD;
(2)求四边形 ABCD 的面积.
解 (1)由题设 A 与 C 互补及余弦定理得
BD2=BC2+CD2-2BC·CDcos C=13-12cos C, ①
BD2=AB2+DA2-2AB·DAcos A=5+4cos C. ②
由①②得 cos C=1
2,BD= 7,
因为 C 是三角形内角,故 C=60°.
(2)四边形 ABCD 的面积
S=1
2AB·DAsin A+1
2BC·CDsin C
=(1
2 × 1 × 2+1
2 × 3 × 2)sin 60°
=2 3.
14.(2015·湖南)设△ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,a=btan A.
(1)证明:sin B=cos A;
(2)若 sin C-sin Acos B=3
4,且 B 为钝角,求 A,B,C.
(1)证明 由正弦定理知 a
sin A= b
sin B= c
sin C=2R,
∴a=2Rsin A,b=2Rsin B,代入 a=btan A 得
sin A=sin B· sin A
cos A,又∵A∈(0,π),∴sin A>0,
∴1=sin B
cos A,即 sin B=cos A.
(2)解 由 sin C-sin Acos B=3
4知,
sin(A+B)-sin Acos B=3
4,∴cos Asin B=3
4.
由(1)知,sin B=cos A,∴cos2A=3
4,由于 B 是钝角,
故 A∈(0,π
2 ),∴cos A= 3
2 ,A=π
6.
sin B= 3
2 ,B=2π
3 ,∴C=π-(A+B)=π
6.
15.(2015·陕西)△ABC 的内角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c.向量 m=(a, 3b)与 n=(cos
A,sin B)平行.
(1)求 A;
(2)若 a= 7,b=2,求△ABC 的面积.
解 (1)因为 m∥n,所以 asin B- 3bcos A=0,
由正弦定理,得 sin Asin B- 3sin Bcos A=0,
又 sin B≠0,从而 tan A= 3,
由于 0<A<π,所以 A=π
3.
(2)方法一 由余弦定理,得 a2=b2+c2-2bccos A,
而由 a= 7,b=2,A=π
3,
得 7=4+c2-2c,即 c2-2c-3=0,
因为 c>0,所以 c=3,
故△ABC 的面积为 S=1
2bcsin A=3 3
2 .
方法二 由正弦定理,得 7
sin π
3
= 2
sin B,
从而 sin B= 21
7 ,
又由 a>b,知 A>B,所以 cos B=2 7
7 ,
故 sin C=sin(A+B)=sin(B+π
3 )
=sin Bcos π
3+cos Bsin π
3=3 21
14 .
所以△ABC 的面积为 S=1
2absin C=3 3
2 .