内容正文:
考点15 正、余弦定理及解三角形
【命题趋势】
从近五年的考查情况来看,该节是高考的重点和热点,主要考查正弦定理、余弦定理和三角形面积公式的应用,有时也与三角恒等变形等进行综合命题,既有选择题、填空题,也有解答题.
【重要考向】
本节通过正、余弦定理及其应用考查考生的数学运算、数学建模核心素养.
利用正、余弦定理解三角形
利用正、余弦定理求边和角的方法:
(1)根据题目给出的条件(即边和角)作出相应的图形,并在图形中标出相关的位置.
(2)选择正弦定理或余弦定理或二者结合求出待解问题.一般地,如果式子中含有角的余弦或边的二次式,要考虑用余弦定理;如果遇到的式子中含有角的正弦或边的一次式时,则考虑用正弦定理;以上特征都不明显时,则要考虑两个定理都有可能用到.
【典例】
1.在中,内角,,对边的边长分别是,,.已知.
(1)求角的大小;
(2)若,,求的值.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)由正弦定理得,由余弦定理可得答案;
(2)依题意及正弦定理可得及,由(1)知,由此可得,再利用二倍角公式可得答案.
【详解】(1)由化简,
得,由正弦定理,得,
由余弦定理得,又,所以.
(2)因为,,所以由正弦定理,得,
因为,所以,所以,
所以,
所以.
三角形形状的判断
利用正、余弦定理判定三角形形状的两种思路:
(1)“角化边”:利用正弦、余弦定理把已知条件转化为只含边的关系,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)“边化角”:利用正弦、余弦定理把已知条件转化为只含内角的三角函数间的关系,通过三角恒等变换,得出内角间的关系,从而判断出三角形的形状,此时要注意应用这个结论.
提醒:在两种解法的等式变形中,一般两边不要约去公因式,应移项提取公因式,以免造成漏解.
【典例】
2.在中,设角、、所对的边分别为、、.
(1)若,,的面积,求、的值;
(2)若,试判断的形状.
【答案】(1);(2)直角三角形或等腰三角形.
【分析】(1)利用余弦定理和三角形的面积公式可得出关于、的方程组,即可解得、的值;
(2)利用三角恒等变换思想化简得出,分和两种情况讨论,即可得出结论.
【详解】(1)由三角形的面积公式可得,可得,
由余弦定理可得,可得,
所以,,解得;
(2)因为,即,
即,
即.
①当时,因为,则,此时,为直角三角形;
②当时,可得,即,此时,为等腰三角形.
综上所述,为直角三角形或等腰三角形.
三角形的面积问题
求三角形面积的方法:
1、若三角形中已知一个角(角的大小,或该角的正、余弦值),结合题意求夹这个角的两边或该两边之积,套公式求解.
2、若已知三角形的三边,可先求其一个角的余弦值,再求其正弦值,套公式求面积,总之,结合图形恰当选择面积公式是解题的关键.
【典例】
3.在中,,再从条件①、条件②这两个条件中选择一个作为己知,求:
(1)的值:
(2)和的面积.
条件①:,;
条件②:,.
【答案】选①:(1);(2),;选②:(1);(2),.
【分析】
选①:(1)利用余弦定理可得出关于的方程,即可解得的值;
(2)利用正弦定理求出的值,利用三角形的面积公式可求得结果;
选②:(1)求出、的值,利用正弦定理可求得的值;
(2)利用两角和的正弦公式求出的值,利用三角形的面积公式可求得结果.
【详解】
选择条件①:(1),,,
,解得;
(2),,则,
由正弦定理得,
;
选择条件②:(1),,、,
所以,,,
由正弦定理得,可得;
(2),
.
三角形中的几何计算问题
几何中的长度、角度的计算通常转化为三角形中边长和角的计算,这样就可以利用正、余弦定理解决问题.解决此类问题的关键是构造三角形,把已知和所求的量尽量放在同一个三角形中.
【典例】
4.如图,在中,点在边上,,,,,则的长为_______..
【答案】
【分析】在中先利用余弦定理求出,然后在利用余弦定理求出,从而可得的值,进而可求出的长
【详解】
解:,,,
所以,
所以,
所以,
故,
又,所以.
故答案为:
1.在中,角、、所对的边分别是,,,且,则( )
A. B. C. D.
2.已知内角,,所对的边分别为,,,面积为.若,,则的形状是( )
A.等腰三角形 B.直角三角形
C.正三角形 D.等腰直角三角形
3.在中,已知,且,则的形状是( )
A.等腰三角形 B.等腰直角三角形
C.直角三角形 D.等边三角形
4.在中,内角,,所对的边分别为,,,若,,当有两解时,的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.锐角的内切圆的圆心为,内角,,所对的边分别为,,.若,且的外接圆半径为1,则周长的取值范围为___________.
6.在中,若,角B的平分线BD交AC于D,且,则的面积是_