内容正文:
大题专攻(二) “解三角形”大题的思维建模
一
尽管解三角形大题难度一般,但由于其公式多、性质繁,让不少同学解此类题目费神费力,消耗过多时间.解三角形问题关键在于“变”——变角与变式.从“变角”来看,主要有:已知角与特殊角的变换、已知角与目标角的变换、角与其倍角的变换、两角与其和差角的变换以及三角形内角和定理的变换运用.如:α=(α+β)-β=(α-β)+β,2α=(α+β)+(α-β),2α=(β+α)-(β-α),α+β=2·,=-等;从“变式”来看,在解决解三角形的问题时,常利用正、余弦定理化边为角或化角为边等.
[解题示范]
[典例] 2022·新高考Ⅰ卷记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知
.
[关键步骤]
[关键点拨]
1.利用正弦定理、余弦定理解三角形的步骤
2.解三角形中的注意点
(1)涉及求范围的问题,一定要搞清已知变量的范围,利用已知的范围进行求解,已知边的范围求角的范围时可以利用余弦定理进行转化.
(2)注意题目中的隐含条件,如A+B+C=π,0<A<π,b-c<a<b+c,三角形中大边对大角等.
(3)注意挖掘特殊关系量,如:
①已知两角A,B与一边a,
由A+B+C=π及==,可求出角C,再求b,c;
②已知两边b,c与其夹角A,
由a2=b2+c2-2bccos A,求出a,再由余弦定理,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.
[应用体验]
已知四边形ABCD中,A+C=180°,BC=3.
(1)若AB=6,AD=3,CD=4,求BD;
(2)若∠ABC=120°,△ABC的面积为,求四边形ABCD周长的最大值.
解:(1)在△ABD中,由余弦定理得cos A=.
在△BCD中,由余弦定理得cos C=.
因为A+C=180°,所以cos A+cos C=0,
即+=0,得BD=.
(2)由题意知S△ABC=×3×AB×=,得AB=6.
在△ABC中,由余弦定理得
AC==3.
令AD=x,CD=y,在△ACD中,
由余弦定理得(3)2=x2+y2-2xycos 60°,
即x2+y2-xy=63.
所以(x+y)2=63+3xy≤63+3×,
即≤63,x+y≤6,
当且仅当x=y=3时取等号.
所以四边形ABCD周长的最大值为9+6.
二微观优化解题细节:解三角形必须具备的三个意识
“解三角形”的总体难度适中,入手比较容易,但在具体解决问题时,学生易出现“会而不对,对而不全”的情况.主要表现为:公式记忆不准确;在三角函数公式变形中转化不当,导致后续求解复杂或运算错误;忽视三角形中的隐含条件,求边、角时忽略其范围等.基于以上误区,解决此类问题要强化以下三个意识.
意识一 边角互化
[例1] a,b,c分别为锐角△ABC内角A,B,C的对边.已知2asin A=(2sin B-sin C)b+(2sin C-sin B)c.
(1)求A;
(2)若c=2,试问b的值是否可能为5?若可能,求△ABC的周长;若不可能,请说明理由.
[解题观摩] (1)因为2asin A=(2sin B-sin C)b+(2sin C-sin B)c,
由正弦定理可得2a2=(2b-c)b+(2c-b)c,即a2=b2+c2-bc.⇨
再由余弦定理得a2=b2+c2-2bccos A,所以cos A=.
因为A∈(0,π),所以A=.
(2)假设b=5,则由余弦定理,得a2=b2+c2-2bccos A=19,
所以cos B==<0,⇨
所以B为钝角,这与△ABC为锐角三角形矛盾,故b的值不可能为5.
[反思领悟]
正弦定理、余弦定理应用的主要功能是实现三角形中的边角互化.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齐次式,则考虑用正弦定理;以上特征都不明显时,则要考虑两个定理是否都要应用.正弦定理、余弦定理的灵活应用需深入领会化归与转化思想,需要在解题中多归纳、多总结,抽象概括,总结方法规律.
涉及应用正弦定理、余弦定理的还有一种题型是判断三角形的形状,通常从两个方向进行变形:一个方向是边,考虑代数变形,通常正弦定理、余弦定理结合使用;另一个方向是角,考虑三角变形,通常运用正弦定理.
意识二 函数与方程思想的应用
[例2] 在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且c=7,sin C=.
(1)若cos B=,求b的值;
(2)若a+b=11,求△ABC的面积.
[解题观摩] (1)在△ABC中,因为cos B=,且B∈(0,π),所以sin B=,根据正弦定理=,及c=7,sin C=,解得b=5.
(2)在△ABC中,因为sin C=,所以cos C=±.
当cos C=时,根据余弦定理