内容正文:
微专题 解直角三角形的实际应用
【测量目的】运用所学知识解决实际测量高度的问题,体验数学建模活动的完整过程.
【测量对象】学校内的旗杆高度.
【测量工具】测角仪、皮尺、无人机.
【小组交流】(1)小组探讨交流测量方法和设计测量方案;
(2)明确责任,测量、记录数据,计算求解人员.
【测量方案一】
如图①,在旗杆AB前的平地上选择一点C,用测角仪测得旗杆顶端A的仰角为48°,已知测角仪的高度为1 m,用皮尺测得BC之间的距离为11.5 m,求旗杆AB的高度.(结果精确到0.1,参考数据:sin48°≈0.74,cos48°≈0.67,tan48°≈1.11)
题图①
解:如解图①,过点D作DE⊥AB交AB于点E,
E
由题意可知DE=BC=11.5,BE=DC=1,
在Rt△ADE中,∠ADE=48°,
∴tan48°= ,即1.11≈ ,
解得AE≈12.8,
∴AB=AE+BE=12.8+1=13.8.
答:旗杆AB的高度约为13.8 m.
题图①
E
【测量方案二】
如图②,在旗杆AB前的平地上选择一点C,测得旗杆顶部A的仰角为32°,在CB之间选择一点D(点C、D、B在同一条直线上),测得旗杆顶部A的仰角为45°,用皮尺测得C、D之间的距离为8.45 m,求旗杆AB的高度.(结果精确到0.1,参考数据:sin32°≈0.53,cos32°≈0.85,tan32°≈0.62)
题图②
解:设旗杆AB的高度为x,
在Rt△ABD中,∠ADB=45°,
∴BD=x.
在Rt△ABC中,∠ACB=32°,
∴tan32°= ,
即0.62≈ ,解得x≈13.8.
答:旗杆AB的高度约为13.8 m.
题图②
模型总结
模型一 母子型
【模型展示】
在三角形外部作高:
【模型分析】通过在三角形外作高BC,构造出两个直角三角形求解,其中公共边BC是解题的关键.
【测量方案三】
如图③,用皮尺测得看台顶端C到地面的垂直距离CD为4.28 m,看台所在斜坡CE的坡比为1∶2,在点C处测得旗杆顶端A的仰角为30°,在点E处测得旗杆顶端A的仰角为60°(点B、E、D在同一条直线上),求旗杆AB的高度.(结果精确到0.1,参考数据: ≈1.73)
题图③
题图③
解:如解图,过点C作CF⊥AB交AB于点F,
F
由题意可知CD=4.28,tan∠CED= ,
∴ED=8.56.
设BE=x,
∴BD=x+8.56.
∵∠AEB=60°,
∴∠BAE=30°,
∴AB= x.
由题意可知四边形BDCF为矩形,
∴BF=CD=4.28,CF=BD=x+8.56,
∴AF=x-4.28.
在Rt△ACF中,∠ACF=30°,
∴tan30°= ,即 = ,解得x≈7.99,
∴AB= x≈1.73×7.99≈13.8.
答:旗杆AB的高度约为13.8 m.
题图③
F
【测量方案四】
如图④,无人机在距离地面4.6 m处的点C处测得旗杆底端B的俯角为53°,无人机垂直上升4.1 m到达点D处,测得旗杆顶端A的仰角为40°,求旗杆AB的高度.(结果精确到0.1 m,参考数据:sin53°≈0.80,cos53°≈0.60,tan53°≈1.33,sin40°≈0.64,cos40°≈0.77,tan40°≈0.84)
题图④
解:如解图,过点C作CE⊥AB交AB于点E,过点D作DF⊥AB交AB于点F,
题图④
E
F
由题意可知,BE=4.6,CD=4.1,∠CBE=53°,∠ADF=40°,
∴EF=CD=4.1.
在Rt△BEC中,∠CBE=53°,
tan53°= ,即1.33≈ ,解得CE≈6.12,
∴DF=CE=6.12.
在Rt△AFD中,∠ADF=40°,
∴tan40°= ,
即0.84≈ ,解得AF≈5.14,
∴AB=AF+EF+BE=5.14+4.1+4.6≈13.8.
答:旗杆AB的高度约为13.8 m.
题图④
E
F
模型总结
模型二 背靠背型
【模型展示】
在三角形内部作高:
【模型分析】如图①,在三角形内作高CD,构造出两个直角三角形求解,其中公共边CD是解题的关键.如图②,过较短的底边作梯形的高,构造矩形和直角三角形,其中CD=EF是解题关键.
图①
图②
【测量方案五】
如图⑤,某一时刻,旗杆AB的影子有一部分落在距离旗杆5.3 m处的教学楼上,此时在点B处测得影子最高点C的仰角为33°,同一时刻,测得站在点F处身高为1.76 m的小华的影长FG=0.9 m,求旗杆AB的高度.(结果精确到0.1,参考数据:sin33°≈0.54,cos33°≈0.84,tan33