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  • 2021-06-16 发布

【数学】2021届一轮复习北师大版(理)第4章第6节正弦定理、余弦定理学案

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第六节 正弦定理、余弦定理 ‎[最新考纲] 掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题.‎ ‎1.正弦、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的外接圆半径,则 定理 正弦定理 余弦定理 内容 ===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)a∶b∶c=sin A∶sin B∶sin C;‎ ‎(3)==2R.‎ cos A=;‎ cos B=;‎ cos C= ‎2.三角形常用面积公式 ‎(1)S=a·ha(ha表示边a上的高);‎ ‎(2)S=absin C=acsin B=bcsin A;‎ ‎(3)S=r(a+b+c)(r为内切圆半径).‎ ‎1.在△ABC中,A>B⇔a>b⇔sin A>sin B.‎ ‎2.三角形中的射影定理 在△ABC中,a=bcos C+ccos B;‎ b=acos C+ccos A;‎ c=bcos A+acos B.‎ ‎3.内角和公式的变形 ‎(1)sin(A+B)=sin C;‎ ‎(2)cos(A+B)=-cos C.‎ ‎4.角平分线定理:‎ 在△ABC中,若AD是角A的平分线,如图,则=.‎ 一、思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)‎ ‎(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,△ABC为锐角三角形;当b2+c2-a2=0时,△ABC为直角三角形;当b2+c2-a2<0时,△ABC为钝角三角形.(  )‎ ‎[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)×‎ 二、教材改编 ‎1.已知△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若A=,B=,a=1,则b=(  )‎ A.2  B.1‎ C. D. D [由=得b===×2=.]‎ ‎2.在△ABC中,若a=18,b=24,A=45°,则此三角形有(  )‎ A.无解 B.两解 C.一解 D.解的个数不确定 B [∵bsin A=24sin 45°=12,‎ ‎∴12<18<24,即bsin A<a<b.‎ ‎∴此三角形有两解.]‎ ‎3.在△ABC中,acos A=bcos B,则这个三角形的形状为________.‎ 等腰三角形或直角三角形 [由正弦定理,得sin Acos A=sin Bcos B,即sin ‎2A=sin 2B,‎ 所以‎2A=2B或‎2A=π-2B,‎ 即A=B或A+B=,‎ 所以这个三角形为等腰三角形或直角三角形.]‎ ‎4.在△ABC中,A=60°,AC=4,BC=2,则△ABC的面积等于_____.‎ ‎2 [因为=,‎ 所以sin B=1,所以 B=90°,‎ 所以AB=2,‎ 所以S△ABC=×2×2=2.]‎ 考点1 利用正、余弦定理解三角形问题 ‎ 解三角形的常见题型及求解方法 ‎(1)已知两角A,B与一边a,由A+B+C=π及==,可先求出角C及b,再求出c.‎ ‎(2)已知两边b,c及其夹角A,由a2=b2+c2-2bccos A,先求出a,再求出角B,C.‎ ‎(3)已知三边a,b,c,由余弦定理可求出角A,B,C.‎ ‎(4)已知两边a,b及其中一边的对角A,由正弦定理=可求出另一边b的对角B,由C=π-(A+B),可求出角C,再由=可求出c,而通过=求角B时,可能有一解或两解或无解的情况.‎ ‎ (1)(2019·全国卷Ⅰ)△ABC的内角A,B,C的对边分别 为a,b,c,已知asin A-bsin B=4csin C,cos A=-,则=(  )‎ A.6  B.5‎ C.4 D.3‎ ‎(2)(2019·全国卷Ⅰ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.设(sin B-sin C)2=sin‎2A-sin Bsin C.‎ ‎①求A;‎ ‎②若a+b=‎2c,求sin C.‎ ‎(1)A [∵asin A-bsin B=4csin C,‎ ‎∴由正弦定理得a2-b2=‎4c2,即a2=‎4c2+b2.‎ 由余弦定理得cos A====-,∴=6.‎ 故选A.]‎ ‎(2)[解] ①由已知得sin2B+sin‎2C-sin‎2A=sin Bsin C,故由正弦定理得b2+c2-a2=bc.‎ 由余弦定理得cos A==.‎ 因为0°<A<180°,所以A=60°.‎ ‎②由①知B=120°-C,由题设及正弦定理得sin A+sin(120°-C)=2sin C,即+cos C+sin C=2sin C,可得cos(C+60°)=-.‎ 由于0°<C<120°,所以sin(C+60°)=,‎ 故sin C=sin(C+60°-60°)‎ ‎=sin(C+60°)cos 60°-cos(C+60°)sin 60°‎ ‎=.‎ ‎ 解三角形问题,关键是利用正、余弦定理实施边和角的转化,三角变换的相关公式如两角和与差的正、余弦公式,二倍角公式等,作为化简变形的重要依据.‎ ‎[教师备选例题]‎ ‎(2018·天津高考)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知bsin A=acos.‎ ‎(1)求角B的大小;‎ ‎(2)设a=2,c=3,求b和sin(‎2A-B)的值.‎ ‎[解] (1)在△ABC中,由正弦定理=,‎ 可得bsin A=asin B,‎ 又由bsin A=acos,得asin B=acos,‎ 即sin B=cos,可得tan B=.‎ 又因为B∈(0,π),可得B=.‎ ‎(2)在△ABC中,由余弦定理及a=2,c=3,B=,有b2=a2+c2-2accos B=7,故b=.‎ 由bsin A=acos,可得sin A=.‎ 因为a<c,故cos A=.‎ 因此sin ‎2A=2sin Acos A=,‎ cos ‎2A=2cos‎2A-1=,‎ 所以,sin(‎2A-B)=sin 2Acos B-cos 2Asin B=×-×=.‎ ‎ 1.(2019·全国卷Ⅱ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知bsin A+acos B=0,则B=________.‎  [∵bsin A+acos B=0,∴=.由正弦定理,得-cos B=sin B,∴tan B=-1.又B∈(0,π),∴B=.]‎ ‎2.在△ABC中,AB=4,AC=7,BC边上中线AD=,则BC=________.‎ ‎9 [设BD=DC=x,∠ADC=α,∠ADB=π-α,‎ 在△ADC中,72=x2+2-2x×cos α,①‎ 在△ABD中,42=x2+2-2x×cos(π-α),②‎ ‎①+②得x=,∴BC=9.]‎ ‎3.(2019·贵阳模拟)在△ABC中,内角A,B,C的对边a,b,c成公差为2的等差数列,C=120°.‎ ‎(1)求边长a;‎ ‎(2)求AB边上的高CD的长.‎ ‎[解] (1)由题意得b=a+2,c=a+4,‎ 由余弦定理cos C=得cos 120°=,即a2-a-6=0,所以a=3或a=-2(舍去),所以a=3.‎ ‎(2)法一:由(1)知a=3,b=5,c=7,‎ 由三角形的面积公式得 absin∠ACB=c×CD,‎ 所以CD===,‎ 即AB边上的高CD=.‎ 法二:由(1)知a=3,b=5,c=7,‎ 由正弦定理得==,‎ 即sin A=,‎ 在Rt△ACD中,CD=ACsin A=5×=,‎ 即AB边上的高CD=.‎ 考点2 与三角形面积有关的问题 ‎ 三角形面积公式的应用原则 ‎(1)对于面积公式S=absin C=acsin B=bcsin A ‎,一般是已知哪一个角就使用哪一个公式.‎ ‎(2)与面积有关的问题,一般要用到正弦定理或余弦定理进行边和角的转化.‎ ‎ △ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知sin A+cos A=0,a=2,b=2.‎ ‎(1)求c;‎ ‎(2)[一题多解]设D为BC边上一点,且AD⊥AC,求△ABD的面积.‎ ‎[解] (1)由已知条件可得tan A=-,A∈(0,π),所以A=,在△ABC中,由余弦定理得28=4+c2-4ccos ,即c2+‎2c-24=0,‎ 解得c=-6(舍去),或c=4.‎ ‎(2)法一:如图,由题设可得∠CAD=,‎ 所以∠BAD=∠BAC-∠CAD=,‎ 故△ABD面积与△ACD面积的比值为=1,又△ABC的面积为×4×2sin∠BAC=2,‎ 所以△ABD的面积为.‎ 法二:由余弦定理得cos C=,‎ 在Rt△ACD中,cos C=,‎ 所以CD=,所以AD=,DB=CD=,‎ 所以S△ABD=S△ACD=×2××sin C=×=.‎ 法三:∠BAD=,由余弦定理得cos C=,‎ 所以CD=,所以AD=,‎ 所以S△ABD=×4××sin∠DAB=.‎ ‎ (1)若已知一个角(角的大小或该角的正弦值、余弦值),一般结合题意求夹这个角的两边或两边之积,再代入公式求解;(2)若已知三边,可先求一个角的余弦值,再求正弦值,最后代入公式得面积;(3)若求面积的最值,一般表示为一个内角的三角函数,利用三角函数的性质求解,也可结合基本不等式求解.‎ ‎[教师备选例题]‎ 已知△ABC的面积为3,AC=2,BC=6,延长BC至D,使∠ADC=45°.‎ ‎(1)求AB的长;‎ ‎(2)求△ACD的面积.‎ ‎[解] (1)因为S△ABC=×6×2×sin∠ACB=3,所以sin∠ACB=,∠ACB=30°或150°,‎ 又∠ACB>∠ADC,且∠ADC=45°,所以∠ACB=150°,‎ 在△ABC中,由余弦定理得AB2=12+36-2×2×6cos 150°=84,所以AB==2.‎ ‎(2)在△ACD中,因为∠ACB=150°,∠ADC=45°,‎ 所以∠CAD=105°,‎ 由正弦定理得=,‎ 所以CD=3+,‎ 又∠ACD=180°-150°=30°,‎ 所以S△ACD=AC·CD·sin∠ACD=×2×(3+)×=.‎ ‎ 1.(2019·全国卷Ⅱ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为 a,b,c.若b=6,a=‎2c,B=,则△ABC的面积为____________.‎ ‎6 [法一:因为a=‎2c,b=6,B=,所以由余弦定理b2=a2+c2-2accos B,得62=(‎2c)2+c2-2×‎2c×ccos ,得c=2,所以a=4,所以△ABC的面积S=acsin B=×4×2×sin =6.‎ 法二:因为a=‎2c,b=6,B=,所以由余弦定理b2=a2+c2-2accos B,得62=(‎2c)2+c2-2×‎2c×ccos ,得c=2,所以a=4,所以a2=b2+c2,所以A=,所以△ABC的面积S=×2×6=6.]‎ ‎2.在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知b+c=2acos B.‎ ‎(1)证明:A=2B;‎ ‎(2)若△ABC的面积S=,求角A的大小.‎ ‎[解] (1)证明:由正弦定理得sin B+sin C=2sin Acos B,故2sin Acos B=sin B+sin(A+B)‎ ‎=sin B+sin Acos B+cos Asin B,‎ 于是sin B=sin(A-B).‎ 又A,B∈(0,π),故0<A-B<π,‎ 所以B=π-(A-B)或B=A-B,‎ 因此A=π(舍去)或A=2B,所以A=2B.‎ ‎(2)由S=,得absin C=,‎ 故有sin Bsin C=sin A=sin 2B=sin Bcos B,‎ 由sin B≠0,得sin C=cos B.‎ 又B,C∈(0,π).所以C=±B.‎ 当B+C=时,A=;‎ 当C-B=时,A=.‎ 综上,A=或A=.‎ 考点3 判断三角形的形状 ‎ 判断三角形形状的2种思路 ‎(1)化边:通过因式分解、配方等得出边的相应关系,从而判断三角形的形状.‎ ‎(2)化角:通过三角恒等变形,得出内角的关系,从而判断三角形的形状.此时要注意应用A+B+C=π这个结论.‎ ‎ 设△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若bcos C+ccos B=asin A,则△ABC的形状为(  )‎ A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形 D.不确定 B [由正弦定理得sin Bcos C+sin Ccos B=sin‎2A,‎ ‎∴sin(B+C)=sin‎2A,‎ 即sin(π-A)=sin‎2A,sin A=sin‎2A.‎ ‎∵A∈(0,π),∴sin A>0,∴sin A=1,‎ 即A=,∴△ABC为直角三角形.]‎ ‎[母题探究]‎ ‎1.(变条件)本例中,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 Asin B,‎ ‎∴sin(A-B)=0.‎ 又A,B为△ABC的内角.‎ ‎∴A=B,∴△ABC为等腰三角形.‎ ‎2.(变条件)本例中,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==,‎ 又0<C<π,∴C=,‎ 又由2cos Asin B=sin C得sin(B-A)=0,∴A=B,‎ 故△ABC为等边三角形.‎ ‎ 在判断三角形的形状时,一定要注意解是否唯一,并注重挖掘隐含条件.另外,在变形过程中要注意角A,B,C的范围对三角函数值的影响,在等式变形中,一般两边不要约去公因式,应提取公因式,以免漏解.‎ ‎ 1.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若 =,(b+c+a)(b+c-a)=3bc,则△ABC的形状是(  )‎ A.直角三角形 B.等腰非等边三角形 C.等边三角形 D.钝角三角形 C [因为=,所以=.所以b=c.又(b+c+a)(b+c-a)=3bc,所以b2+c2-a2=bc,所以cos A===.因为A∈(0,π),所以A=.所以△ABC是等边三角形.]‎ ‎2.已知△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,若+=‎2c,则△ABC的形状是(  )‎ A.等边三角形 B.锐角三角形 C.等腰直角三角形 D.钝角三角形 C [因为+=‎2c,所以由正弦定理可得+=2sin C,而+≥2=2,当且仅当sin A=sin B时取等号.所以2sin C≥2,即sin C≥1.又sin C≤1,故可得sin C=1,所以C=90°.又因为sin A=sin B,所以A=B.故三角形为等腰直角三角形.故选C.]‎