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精彩三年 课程探究与巩固 数学 必修 二
6.4 平面向量的应用
6.4.3 余弦定理、正弦定理
第1课时 余弦定理
第六章 平面向量及其应用
*
[课程目标] 1.会用向量方法证明余弦定理;2.会利用余弦定理证明简单的三角形问题,求解简单斜三角形的边角问题.
a2+c2-2ac cos B
a2+b2-2ab cos C
其他两边平
方的和减去这两边与它们夹角的余弦的
积的两倍
[研读]余弦定理的特点:
(1)适用范围:余弦定理对任意的三角形都成立.
(2)揭示的规律:余弦定理指的是三角形中三条边与其中一个角的余弦之间的关系,它含有四个不同的量,知道其中的三个量,就可求得第四个量.
判断正误(请在括号中打“√”或“×”).
(1)余弦定理在直角三角形中就是勾股定理.( )
(2)在△ABC中,若a2>b2+c2,则△ABC一定为钝角三角形.( )
(3)在△ABC中,已知两边和其夹角时,△ABC不唯一.( )
√
√
×
【解析】 (1)勾股定理是余弦定理的特殊情况.
(2)当a2>b2+c2时,cos A= eq \f(b2+c2-a2,2bc) <0.因为0<A<π,故A一定为钝角,△ABC为钝角三角形.
(3)当△ABC已知两边及其夹角时可利用余弦定理求得第三边长且唯一,
因此△ABC唯一确定.
例1 (1)在△ABC中,已知b=60 cm,c=60
则a=_______cm;
(2)在△ABC中,若AB= AC=5,且cos C=
则BC=___________.
60
4或5
eq \r(3) cm,A= eq \f(π,6) ,
eq \r(5) ,
eq \f(9,10) ,
【解析】 (1)由余弦定理得:
a= eq \r(602+(60\r(3))2-2×60×60\r(3)cos \f(π,6))
= eq \r(4×602-3×602) =60(cm).
(2)由余弦定理得:( eq \r(5) )2=52+BC2-2×5×BC× eq \f(9,10) ,
所以BC2-9BC+20=0,解得BC=4或BC=5.
[规律方法]
已知三角形的两边及一角解三角形的方法:
利用余弦定理求出第三边,再利用余弦定理的推论求出其余角.
在△ABC中,a=2 eq \r(3) ,c= eq \r(6) + eq \r(2) ,B=45°,解这个三角形.
解:根据余弦定理得,
b2=a2+c2-2ac cos B=(2 eq \r(3) )2+( eq \r(6) + eq \r(2) )2-2×2 eq \r(3) ×
( eq \r(6) + eq \r(2) )×cos 45°=8,所以b=2 eq \r(2) .
又因为cos A= eq \f(b2+c2-a2,2bc) = eq \f(8+(\r(6)+\r(2))2-(2\r(3))2,2×2\r(2)×(\r(6)+\r(2))) = eq \f(1,2) ,
所以A=60°,C=180°-(A+B)=75°.
例2
在△ABC中,a=2 eq \r(6) ,b=6+2 eq \r(3) ,c=4 eq \r(3) ,求角A,B,C.
解:由余弦定理的推论,得
cos A= eq \f(b2+c2-a2,2bc) = eq \f((6+2\r(3))2+(4\r(3))2-(2\r(6))2,2×(6+2\r(3))×4\r(3))
= eq \f(36+24\r(3)+12+48-24,48\r(3)+48) = eq \f(72+24\r(3),48\r(3)+48) = eq \f(3+\r(3),2\r(3)+2) = eq \f(\r(3),2) .
因为A∈(0°,180°),所以A=30°.
cos C= eq \f(a2+b2-c2,2ab) = eq \f((2\r(6))2+(6+2\r(3))2-(4\r(3))2,2×2\r(6)×(6+2\r(3)))
= eq \f(24+36+24\r(3)+12-48,24\r(6)+24\r(2)) = eq \f(\r(2),2) .
因为C∈(0°,180°),所以C=45°.
因为A+B+C=180°,所以B=180°-45°-30°=105°.
[规律方法]
(1)已知三边求角的基本思路:利用余弦定理的推论求出相应角的余弦值,值为正,角为锐角;值为负,角为钝角,其思路清晰,结果唯一.
(2)若已知三角形的三边的关系或比例关系,常根据边的关系直接