内容正文:
大题专攻(一) “解三角形”大题的考法研究
利用正、余弦定理求边或角
[例1] (2023·全国甲卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知=2.
(1)求bc;
(2)若-=1,求△ABC面积.
[解] (1)由余弦定理知cos A=,
代入=2,得2bc=2,
故bc=1.
(2)由正弦定理及-=1,
得-=1,
化简得-=1.
∵A+B=π-C,∴sin(A+B)=sin C,
∴sin(A-B)-sin B=sin C=sin(A+B),
∴sin Acos B-cos Asin B-sin B=sin Acos B+cos Asin B,
∴-2cos Asin B=sin B.
∵B∈(0,π),∴sin B≠0,∴cos A=-.
∵A∈(0,π),∴sin A==.
由(1)知bc=1,故△ABC的面积S=bcsin A=×1×=.
[提分技巧]
应用正、余弦定理解题的技巧
(1)求边:利用公式a=,b=,c=或其他相应变形公式求解.
(2)求角:先求出正弦值,再求角,即利用公式sin A=,sin B=,sin C=或其他相应变形公式求解.
(3)已知两边和夹角或已知三边可利用余弦定理求解.
(4)灵活利用式子的特点转化:如出现a2+b2-c2=λab形式用余弦定理,等式两边是关于边或角的正弦的齐次式用正弦定理.
[对点训练]
1.(2023·全国乙卷)在△ABC中,已知∠BAC=120°,AB=2,AC=1.
(1)求sin ∠ABC;
(2)若D为BC上一点,且∠BAD=90°,求△ADC的面积.
解:(1)如图,由余弦定理得BC2=AB2+AC2-2AB·AC·
cos∠BAC=22+12+2×2×1×=7,得BC=.
由正弦定理=,
得sin∠ABC==.
(2)由sin∠ABC=,得tan∠ABC=,
又tan∠ABC==,所以DA=,
故△ADC的面积为DA·AC·sin(120°-90°)=××1×=.
2.在△ABC中,a,b,c分别为角A,B,C的对边,已知bsin=asin B.
(1)求角A的大小;
(2)若b,a,c成等比数列,判断△ABC的形状.
解:(1)∵bsin=asin B,由诱导公式得bcos A=asin B,
由正弦定理得sin Bcos A=sin Asin B,
∵sin B≠0,∴cos A=sin A,∴tan A=.
∵A∈(0,π),∴A=.
(2)∵b,a,c成等比数列,∴a2=bc.
又cos A===,
即b2+c2-bc=bc,所以(b-c)2=0,∴b=c.
又∵A=,∴△ABC为等边三角形.
与解三角形有关的最值、范围问题
[例2] 在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,且满足asin(B+C)=(b-c)sin B+csin C.
(1)求A;
(2)若D在BC上,a=2,且AD⊥BC,求AD的最大值.
[解] (1)由asin(B+C)=(b-c)sin B+csin C,得asin A=(b-c)sin B+csin C,
根据正弦定理可得,a2=(b-c)b+c2=b2+c2-bc,
根据余弦定理可得,cos A===.又A∈(0,π),故A=.
(2)由(1)知,b2+c2-bc=a2=4≥2bc-bc=bc,故bc≤4,
于是S△ABC=bcsin A=bc≤,当且仅当b=c=2时取得等号.
又S△ABC=×a×AD=AD≤,
故AD的最大值为.
[提分技巧]
运用正、余弦定理求与三角形有关量的最值、取值范围问题,一般用正弦定理将所求的量转化为关于某一个角的三角函数,求该三角函数的最值与取值范围,或转化为关于边的等式、函数、不等式,再用基本不等式或函数的单调性等来处理.破解此类题通常有以下方法:
构建目标
不等式
根据题干中得出的等量关系,如相等角、互补角,巧妙运用余弦定理构建等式或用正弦定理转化为边的关系,然后借助不等式知识求最值或范围;或用余弦定理搭桥,实现两个基本量的和与积,平方和与积等的转化
构建目标
函数
用正弦定理表示边角关系,通过消元、两角和公式、倍角公式、辅助角公式等建立关于角的函数关系式,再把问题转化为已知角的范围,求三角函数最值或值域问题
[对点训练]
3.已知在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且+=.
(1)求b的值;
(2)若cos B+sin B=2,求△ABC周长的取值范围.
解:(1)在△ABC中,∵+=,
∴+=,
∴=,解得b=.
(2)∵cos B+sin B=2sin=2,
∴sin=1 ,∵0<B<π,∴<B+<,
∴ B+=,∴B=.
由正弦定理得====1,
∴a=sin A,c=sin C.
由A+B+C=π得A+C=,
∴C