内容正文:
专题二 三角函数与解三角形
规范答题系列一
三角函数与解三角形类解答题
第二编 突破主干知识专题
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本课结束
(2022·漳州三模)(12分)如图,在三棱锥P-ABC的平面展开图中,B,A,D三点共线,△ABC三个内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且2b=2a sin A cos C+c sin 2A.
(1)求∠BAC的大小;
解题思路 (1)利用正弦定理化边为角,并由两角和的正弦公式以及∠BAC的取值范围得解.
解 (1)因为2b=2a sin A cos C+c sin 2A,
所以由正弦定理,得
2sin B=2sin2A cosC+2sin A cos A sin C,(1分)
所以2sin B=2sin A sin (A+C)=2sin A sin B,(2分)
又因为sin B≠0,所以sin A=1,(3分)
又因为A∈(0,π),所以∠BAC= eq \f(π,2).(4分)
(2)若b=4,c=2,且________,求AF.
从以下三个条件中任选一个补充到题目中,并解答.
①AE=3, eq \o(CF,\s\up16(→))· eq \o(CB,\s\up16(→))=20;
②△BCD的面积为10,cos ∠AEB= eq \f(\r(5),3);
③BE∥AC,CF=5.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
解题思路 (2)选择①:先证明AC⊥AD,然后在△BCF中利用 eq \o(CF,\s\up16(→))· eq \o(CB,\s\up16(→))=20求BF和∠CBF,最后在△ABF中,利用余弦定理求AF;
选择②:先证明BD⊥AC求出BD,AE的值,然后在△ABE中求∠ABE和BE,最后建立平面直角坐标系求出点F的坐标,求AF;
选择③:先求BC,证明BE⊥AB,然后顺次计算AE,BE,BF,∠CBF和∠ABF的余弦值,最后在△ABF中,利用余弦定理求AF.
解 (2)选①AE=3, eq \o(CF,\s\up16(→))· eq \o(CB,\s\up16(→))=20.
由展开图可知AE=AD,CF=CD,BE=BF,(6分)
由(1)知∠BAC= eq \f(π,2),
又因为b=4,c=2,则BC=2 eq \r(5),
因为B,A,D三点共线,且∠BAC= eq \f(π,2),
所以AC⊥AD,
因为AD=AE=3,所以CF=CD= eq \r(AD2+AC2)= eq \r(32+42)=5,(7分)
因为 eq \o(CF,\s\up16(→))· eq \o(CB,\s\up16(→))=| eq \o(CF,\s\up16(→))|| eq \o(CB,\s\up16(→))|cos ∠BCF=20,
在△BCF中,由余弦定理可得
BF2=BC2+CF2-2BC·CF cos ∠BCF
=20+25-2×20=5,(8分)
所以BF2+BC2=CF2,则∠CBF= eq \f(π,2),(9分)
因为sin ∠ABC= eq \f(AC,BC)= eq \f(2\r(5),5),所以cos ∠ABF=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+∠ABC))=-sin ∠ABC=- eq \f(2\r(5),5),(10分)
在△ABF中,由余弦定理得
AF2=AB2+BF2-2AB·BF cos ∠ABF=17,所以AF= eq \r(17).(12分)
选②△BCD的面积为10,cos ∠AEB= eq \f(\r(5),3).
由展开图可知AE=AD,CF=CD,BE=BF,(6分)
由(1)知∠BAC= eq \f(π,2),
又因为b=4,c=2,则BC=2