内容正文:
6.4 平面向量的应用
6.4.3.1 余弦定理
想要解决这一实际问题可以将其转化为怎样的数学问题呢?
A
B
已知一个三角形两边及其夹角,求出的第三边是唯一确定的吗?
俄乌冲突再起变数,当地时间2024年3月22日晚间,俄罗斯首都莫斯科近郊克拉斯诺戈尔斯克市“克罗库斯城”音乐厅发生了一起严重的恐怖袭击事件,这使俄乌冲突进一步升级.俄罗斯派出图-95轰炸机对乌克兰首都基辅进行轰炸. 如图,一架轰炸机从 A 地飞往 B 地,两地相距700km.飞行员为了避开乌克兰防空部队,飞机起飞后,先沿与原方向成30°的方向飞行了500km,再改变方向,沿直线飞行抵达终点.这次飞行路程比原来的700km远了多少呢?
新课导入
问题:在中,三个角所对的边分别是,怎样用和表示?
b
c=?
a
①把几何元素用向量表示:
设,,,那么
②向量如何转化成数量?等式两边同时平方:
③向量式化成几何式:
新知探究
于是,我们就得到了三角形中边角关系的一个重要定理—余弦定理.
新知探究
同理可得
余弦定理:三角形中任何一边的平方,等于其他两边平方的和减去这两边与他们夹角的余弦的积的两倍.即
b
c
a
思考:你能用其它方法证明余弦定理吗?
新知探究
法2:解析法(建系法)
新知探究
问题:在中,三个角所对的边分别是,怎样用和表示?
还有其他的方法证明上述关系式的成立吗?
法3:几何法
(作高法)
新知探究
思考:利用余弦定理可以解决三角形的哪类问题?
已知两边及其夹角求第三边(SAS型)
新知探究
余弦定理指出了三角形的三条边与其中的一个角之间的关系.应用余弦定理,我们可以解决已知三角形的三边确定三角形的角的问题.怎么确定呢?
新知探究
由余弦定理,可以得到如下结论
(1)轮换对称,简洁优美;(2)每个等式中有同一个三角形中的四个元素,知三求一.
已知三边求任意一个角(SSS型)
从余弦定理及其推论可以看出,三角函数把几何中关于三角形的定性结论变成了可定量计算的公式.
思考:利用余弦定理的推论可以解决三角形的哪类问题?
新知探究
(方程思想)
新知探究
加深理解
(1)适用范围:任意三角形.
(2)结构特征:“平方”“夹角”“余弦”.
(3)简单应用:每个等式都涉及三边和一角四个元素,在等式中可以做到“知三求一”.
余弦定理及其推论
思考:余弦定理指出了三角形的三边与其中的一个角之间的关系.特别的,当定理中的角为时,你能得到什么?
当时,,则 .
勾股定理
由此可见,余弦定理是勾股定理的推广,而勾股定理是余弦定理的特例.
一般地,三角形的三个角和它们的对边,,叫做三角形的元素.已知三角形中的几个元素求其他元素的过程叫做解三角形.
新知探究
例1 在中,已知,,,解这个三角形(角度精确到,边长精确到).
解:由余弦定理,得:
,
所以
由余弦定理的推论,得:
利用计算器,可得
所以
典例剖析
例2 在中,,,锐角满足,求(精确到).
解:因为,且为锐角,
所以.
由余弦定理,得:,
所以
进而
利用计算器,可得
典例剖析
例3 在△ABC中,已知= ,b=2,c= ,
解三角形(依次求解A、B、C).
解:由余弦定理得
注意此时不用再用余弦定理求然后在求C,只要用三角形内角和等于,省时省力
典例剖析
例4 在△ABC中,若cos B+cos C=b+c,试判断该三角形的形状.
解:由cos B+cos C=b+c并结合余弦定理的推论,
整理,得(b+c)(2-b2-c2)=0.
因为b+c≠0,所以2=b2+c2,
故△ABC是直角三角形.
典例剖析
变式训练
变式2 在 中,内角 , , 所对的边分别为 , , ,且
,则此三角形中的最大角的大小为 .
变式1
解:由余弦定理,得
变式训练
解:
变式2 在 中,内角 , , 所对的边分别为 , , ,且
,则此三角形中的最大角的大小为 .
变式训练
余弦定理
推论
向量法
几何法
坐标法
勾股定理
三角形边角之间的定量关系
应用
解三角形
数学抽象核心素养 、数学建模核心素养
逻辑推理核心素养 、数学运算核心素养
一个定理 两类问题 三个方法 四种核心素养
课堂小结
课堂巩固
A
B
课堂巩固
解析:根据题意,由余弦定理可得
因为a>b>c,所以A>B>C,即A为最大角.
C
课堂巩固
4.在中,,AC=b,是方程的两个根,且
(1)求角的度数; (2)求的长度.
解:(1