9.1.1 正弦定理-【新课程能力培养】2024-2025学年高中数学必修第四册学习手册(人教B版)

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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版必修第四册
年级 高一
章节 9.1.1 正弦定理
类型 作业-同步练
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2024-2025
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.22 MB
发布时间 2025-03-10
更新时间 2025-03-10
作者 北方联合出版传媒(集团)股份有限公司分公司
品牌系列 新课程能力培养·高中同步练习
审核时间 2024-10-08
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来源 学科网

内容正文:

参考答案 9.1 正弦定理与余弦定理 9.1.1 正弦定理 第 1 课时 正弦定理 学习手册 变式训练 1. 2 姨 2. B 3. A 4. BD 5. ACD 6. 4π 15 随堂练习 1. B 2. C 3. C 4. π 2 5. 2 练习手册 1. A 【解析】 由正弦定理得 sinA ∶ sinC=a ∶ c= 7 5 . 2. B 【解析 】 由正弦定理及 3 姨 AC= 2 姨 BC , 可得 sinB sinA = AC BC = 2 姨 3 姨 , ∵A= π 3 , ∴sinB= 2 姨 3 姨 sinA= 2 姨 2 . 又 ∵AC<BC , ∴B<A= π 3 , ∴B= π 4 , ∴C=π- π 3 - π 4 = 5π 12 . 3. C 【解析】 由正弦定理可得 AB sinC = AC sinB , 即 2 姨 AC sinC = AC sin30° , 可得 sinC= 2 姨 2 , ∵AB= 2 姨 AC , 可知 AB>AC , ∴C>B. ∵0°<C<180° , ∴C=45° 或 C=135°. 4. BC 【解析】 △ABC 中, B=45° , AB=10 , 当 ABsinB < AC<AB , 即 5 2 姨 <AC<10 时, 使得 C 有两个不同取值 . 5. B 【解析】 S △ABC = 1 2 acsinB= 1 2 × 2 姨 × 5 姨 ×sin30°= 10 姨 4 , 故选 B. 6. 3 姨 8 【解析 】 ∵b=4a , B=60° , ∴ 由正弦定理得 sinA= asinB b = 3 姨 2 a 4a = 3 姨 8 . 7. 3 姨 3 【解析 】 ∵A ∶ B ∶ C=1 ∶ 2 ∶ 3 , A+B+C=π , ∴A= π 6 , B= π 3 , C= π 2 , ∴ 由正弦定理得 a b = sinA sinB = 1 2 3 姨 2 = 3 姨 3 . 8. 3 3 姨 +4 8 【解析 】 cosC=1-2sin 2 C 2 =1- 2 5 = 3 5 , 则 sinC= 4 5 . ∵A+B+C=π , 2B=A+C , ∴B= π 3 , sinB= 3 姨 2 , cosB= 1 2 , 而 sinA=sin ( B+C ) =sinBcosC+cosBsinC= 3 姨 2 × 3 5 + 1 2 × 4 5 = 3 3 姨 +4 10 , ∴ 由正弦定理知 a c = sinA sinC = 3 3 姨 +4 10 4 5 = 3 3 姨 +4 8 . 9. 解: ∵2b-a=2c · cosA , 由正弦定理可得 2sinB-sinA= 2sinCcosA , 2sin [ π- ( A+C )] -sinA=2sinCcosA , 2sin ( A+C ) - sinA =2sinCcosA , 展 开 可 得 2sinAcosC +2sinCcosA -sinA = 2sinCcosA , 即 2sinAcosC-sinA=0. ∵sinA≠0 , ∴cosC= 1 2 , C 是锐角, ∴C= π 3 . 10. 解 : ( 1 ) 由 btanA= ( 2c-b ) tanB 及正弦定理 , 得 sinB sinA cosA = ( 2sinC -sinB ) sinB cosB , 即 sinAcosB +cosAsinB = 2sinCcosA , 即 sin ( A+B ) =2sinCcosA , ∴cosA= 1 2 , A= π 3 . ( 2 ) m-2n= cosB , 1-2cos 2 C 2 2 % = ( cosB , cosC ) = cosB , cos 2π 3 - 2 % B 2 % , ∴|m-2n|= cos 2 B+cos 2 2π 3 - 2 % B 姨 = 1+cos2B 2 + 1+cos 4π 3 -2 2 % B 2 姨 = 1- 1 2 sin 2B- π 6 % 姨 . 由于 0<B< 2π 3 , 得 sin 2B- π 6 % ∈ - 1 2 , , 1 2 , ∴|m-2n|∈ 2 姨 2 , 5 姨 2 %2 . 11. C 【解析】 由题设条件可知 x>2 , xsin45°<2 2 , ∴2<x<2 2 姨 . 12. D 【解析 】 由正弦定理 , 得 AC sinB = AB sinC = BC sinA = 第九章 解三角形 参考答案 25 高 中 数 学 必 修 第四册 (人教 B 版) 精编版 3 3 姨 2 . ∴AC=2 3 姨 sinB , AB=2 3 姨 sinC . ∴AC+AB=2 3 姨 ( sinB+sinC ) =2 3 姨 [ sinB+sin ( 120°-B )] =2 3 姨 sinB+ 3 姨 2 cosB+ 1 2 sin n # B =2 3 姨 3 2 sinB+ 3 姨 2 cos n s B =6 3 姨 2 sinB+ 1 2 cos s s B =6sin ( B+30° ) . ∵0°<B<120° , ∴30°<B+30°<150°. ∴ 1 2 <sin ( B+30° ) ≤1. ∴3<6sin ( B+30° ) ≤6. ∴3<AC+AB≤6. 13. AD 【解析 】 由 a sinA = b sinB = c sinC =2R , 得 a ∶ b ∶ c= 2RsinA ∶ 2RsinB ∶ 2RsinC=sinA ∶ sinB ∶ sinC , 故 A 正确 ; 由 sin2A=sin2B , 可得 2A=2B 或 2A+2B=π , 即 A=B 或 A+B= π 2 , ∴a=b 或 a 2 +b 2 =c 2 , 故 B 错误; 在 △ABC 中, 由 sinA> sinB圳a>b圳A>B , 因此 A>B 是 sinA>sinB 的充要条件 , 故 C 错误; 由正弦定理得 b+c sinB+sinC = 2RsinB+2RsinC sinB+sinC =2R= 左 边, 故 D 正确 . 14. 9 ∶ 16 【解析 】 ∵AB=5 , BC=4 , CA=3 , ∴△ABC 为 直角三角形 , 因此 sinA= 4 5 , sinB= 3 5 , 从而 △ACD 与 △BCD 的外接圆的直径分别为 CD sinA , CD sinB , 因此 △ACD 与 △BCD 的外接圆的面积之比为 sin 2 B ∶sin 2 A=9 ∶16. 15. 解 : ( 1 ) 由 a 2 + b 2 a 2 - b 2 = sin ( A + B ) sin ( A - B ) , 得 a 2 + b 2 a 2 - b 2 = sinAcosB+cosAsinB sinAcosB-cosAsinB = acosB+bcosA acosB-bcosA , 化简得 acosA=bcosB , 由 正 弦 定 理 得 sinAcosA=sinBcosB , ∴sin2A=sin2B , 由 于 a≠b , ∴2A+2B=π , ∴A+B= π 2 , ∴C= π 2 . ( 2 ) 由 ( 1 ) 得 B= π 2 -A , 且 A≠ π 4 , 故 sinA+sinB+sinC cosA+cosB+cosC = sinA+cosA+1 cosA+sinA =1+ 1 cosA+sinA =1+ 1 2 姨 sin A+ π 4 s # , 由于 A+ π 4 ∈ π 4 , 3π 4 n s , 且 A+ π 4 ≠ π 2 , 故 2 姨 sin A+ π 4 n s ∈ ( 1 , 2 姨 ) , ∴1 + 1 2 姨 sin A+ π 4 n s ∈ 1+ 2 姨 2 , n s 2 . ∴ sinA+sinB+sinC cosA+cosB+cosC 的取值范围是 1+ 2 姨 2 , n s 2 . 第 2 课时 利用正弦定理解三角形的相关问题 学习手册 变式训练 1. C 2. π 3 4 3. D 4. ACD 5. 2 7 姨 随堂练习 1. D 2. D 3. D 4. B 5. C 练习手册 1. C 【解析】 由 a=3c 以及正弦定理, 可得 sinA=3sinC , ∵sinC= 1 5 , ∴sinA=3× 1 5 = 3 5 . 2. C 【解析 】 ∵acosB=c , ∴sinAcosB=sinC=sin ( A+B ) = sinAcosB+cosAsinB , ∴cosAsinB=0. ∵sinB>0 , ∴cosA=0. 又 ∵0°<A<180° , ∴A=90° , △ABC 为直角三角形 . 3. D 【解 析 】 由 三 角 函 数 的 诱 导 公 式 , 可 得 a b = sin π 2 + n s B cos ( 2π-A ) = cosB cosA , 又 由 正 弦 定 理 得 sinA sinB = cosB cosA , 即 sinAcosA=sinBcosB , 可得 sin2A=sin2B. ∵A , B∈ ( 0 , π ) , ∴A=B 或 A+B= π 2 , ∴△ABC 为等腰三角形或直角三角形 . 4. D 【解析 】 在 △ABC 中 , 由 acosA=bcosB 及正弦定 理得 sinAcosA=sinBcosB , 即有 sin2A=sin2B , 而 A , B , A+ B∈ ( 0 , π ), 于是 2A=2B 或 2A+2B=π , 即 A=B 或 A+B= π 2 , 命题 “若 acosA=bcosB , 则 △ABC 为等腰三角形 ” 是 假命题; 当 △ABC 为等腰三角形时, 不一定是 a=b , 命题 “若 △ABC 为 等 腰 三角 形 , 则 acosA=bcosB ” 是假 命 题 , ∴ “ acosA=bcosB ” 是 “ △ABC 为等腰三角形 ” 的既不充分也 不必要条件 . 故选 D. 5. AB 【解析 】 在 △ABC 中, 由 c-acosB= ( 2a-b ) cosA , 则 sinC-sinAcosB= ( 2sinA-sinB ) cosA , 即 sin ( A+B ) -sinAcosB= ( 2sinA-sinB ) cosA圯cosAsinB=2sinAcosA-sinBcosA圯sinBcosA= sinAcosA圯cosA ( sinB-sinA ) =0 , 则 cosA=0 或 sinB=sinA , ∴ A= π 2 或 B=A. 6. π 6 或 5π 6 【解析 】 ∵△ABC 的面积 S △ABC = 1 2 bcsinA= 1 2 ×2×1×sinA= 1 2 , ∴sinA= 1 2 . ∵A∈ ( 0 , π ) , ∴A= π 6 或 5π 6 . 7. 2 5 姨 3 【解 析 】 ∵9c -a =9bcosA , 由 正 弦 定 理 得 9sinC-sinA=9sinBcosA , 即 9sin ( A+B ) -sinA=9sinBcosA , 即 9sinAcosB +9cosAsinB -sinA =9sinBcosA , ∴9sinAcosB =sinA. 26 参考答案 又 sinA>0 , ∴cosB= 1 9 . 又 B∈ ( 0 , π ), ∴B∈ 0 , π 2 " # , 故 sinB= 4 5 姨 9 , sin B 2 = 1-cosB 2 姨 = 2 3 , 由 S △ABC =S △ABD +S △BCD , 得 1 2 acsin∠ABC= 1 2 a · BD · sin∠ABD+ 1 2 c · BD · sin∠DBC , 即 4 5 姨 9 ac= 2 3 a+ 2 3 c , ∴ 1 a + 1 c = 2 5 姨 3 . 8. 5π 6 【解析 】 由正弦定理可得 , 2sinAcosC=2sinB+ 3 姨 sinC , 即 2sinAcosC=2sin ( A+C ) + 3 姨 sinC , 化简得 2cosAsinC+ 3 姨 sinC=0. 又 ∵sinC>0 , 则 cosA=- 3 姨 2 , 即 角 A 的大小为 5π 6 . 9. 证 明 : 设 ∠BAD =α , ∠BDA =β , 则 ∠CAD =α , ∠CDA=180°-β. 在 △ABD 和 △ACD 中分别运用正弦定理 , 得 AB BD = sinβ sinα , AC DC = sin ( 180°-β ) sinα , 又 ∵sin ( 180°-β ) =sinβ , ∴ AB BD = AC DC , 即 AB AC = BD DC . 10. 解 : ( 1 ) 法一 : ∵cos ( 2π-B ) +sin ( π+B ) =cosB- sinB= 1 5 , 又 cos 2 B+sin 2 B=1 , ∴25sin 2 B+5sinB-12= ( 5sinB-3 )· ( 5sinB+4 ) =0. ∵B∈ ( 0 , π ), ∴sinB>0 , 解得 sinB= 3 5 . 法二: ∵cos ( 2π-B ) +sin ( π+B ) =cosB-sinB= 1 5 ① , 平 方可得 1-2sinBcosB= 1 25 , ∴2sinBcosB= 24 25 . ∵B∈ ( 0 , π ), ∴sinB>0 , ∴cosB>0 , ∴sinB+cosB= 1+2sinBcosB 姨 = 7 5 ② , 由 ①② 可得 sinB= 3 5 . ( 2 ) ∵cosA=- 5 13 , A∈ ( 0 , π ), ∴sinA= 12 13 , 由正弦定 理 a sinA = b sinB , 得 b= asinB sinA = 13 4 , 由 ( 1 ) 知 cosB= 4 5 , 在 △ABC 中, sinC=sin ( A+B ) =sinAcosB+cosAcosB= 12 13 × 4 5 - 5 13 × 3 5 = 33 65 , ∴S △ABC = 1 2 absinC= 1 2 ×5× 13 4 × 33 65 = 33 8 . 11. B 【解析】 由题意知 a=80 , b=100 , A=45° , ∴bsin A= 100× 2 姨 2 =50 2 姨 <80. ∵bsinA<a<b , ∴ 符合条件的三角形 有 2 个, 故选 B. 12. 2 姨 +1 【解析】 由题意及正弦定理得 a sinA =4sinC= c sinC = 2 sinC , ∴sin 2 C= 1 2 , C∈ ( 0 , π ), 故 sinC= 2 姨 2 . 又 ∵a > c , 故 C= π 4 , a= 2 2 姨 sinA , 故 S △ABC = 1 2 acsinB = 2 2 姨 sinAsinB=2 2 姨 sinAsin π 4 + " + A =2sin 2 A+2sinAcosA=1- cos2A+sin2A= 2 姨 sin 2A- π 4 " + +1. ∵A∈ 0 , 3π 4 " + , ∴ 当 2A- π 4 = π 2 , 即 A= 3π 8 时, S △ABC 有最大值 2 姨 +1. 13. 解 : ( 1 ) 由 b sinB = 3 姨 a cosA 及正弦定理得 sinB sinB = 3 姨 sinA cosA , ∴tanA= 3 姨 3 . 又 ∵A∈ 0 , π 2 " + , ∴A= π 6 . ( 2 ) 2R= a sinA =8 , ∴ 3 姨 b-c=2R ( 3 姨 sinB-sinC ) =8 3 姨 sinB-sin 5π 6 - " + B B ) =8 3 姨 2 sinB- 1 2 cos s + B =8sin B- π 6 s + . 又 ∵△ABC 为锐角三角形, ∴B∈ π 3 , π 2 s + , 即 B- π 6 ∈ π 6 , π 3 s + , ∴ 3 姨 b-c∈ ( 4 , 4 3 姨 ) . 14. ( 1 ) 证明 : ∵c-2bcosA=b , 由正弦定理得 sinC- 2sinBcosA =sinB , ∴sin ( π -A -B ) -2sinBcosA =sinAcosB - cosAsinB=sin ( A-B ) =sinB. ∵△ABC 为锐角三角形 , ∴A∈ 0 , π 2 s + , B∈ 0 , π 2 s + , A-B∈ - π 2 , π 2 s + , y =sinx 在 - π 2 , π 2 s + 上单调递增, ∴A-B=B , 即 A=2B. ( 2 ) 解: 由 ( 1 ) 可知 A=2B , ∴ 在 △ABD 中, ∠ABC= ∠BAD , 由正弦定理得 AD sinB = AB sin ( π-2B ) = 2 sin2B , ∴AD= BD= 1 cosB , ∴S △ABD = 1 2 · AB · AD · sinB= sinB cosB =tanB. 又 ∵△ABC 为锐角三角形, ∴0<B< π 2 , 0<2B< π 2 , 0< π-3B< π 2 , 解得 π 6 <B< π 4 , ∴tanB∈ 3 姨 3 , s + 1 , 即 △ABC 面积的取值范围为 3 姨 3 , s + 1 . 15. 解 : ( 1 ) 由 c=2bcosB 及正弦边角关系知 sinC= 2sinBcosB=sin2B= 3 姨 2 , 而 C= 2π 3 , 故 0<2B< 2π 3 , ∴2B= π 3 圯B= π 6 . ( 2 ) 由 ( 1 ) 知, △ABC 是顶角为 C 的等腰三角形, 则 3 姨 a= 3 姨 b=c , 选 ① , a+b+c= ( 2+ 3 姨 ) a=4+2 3 姨 , 则 a=2 , 故 b=2 , c=2 3 姨 , 故 △ABC 存在且唯一确定, 第 15 题答图 C A B D 27 高 中 数 学 必 修 第四册 (人教 B 版) 精编版 如图, 若 BC 边上的中线 AD , 则A !" D= 1 2 (A !" C+A !" B), ∴ A !" D 2 = 1 4 (A !" C+A !" B) 2 = 1 4 (A !" C 2 +2A !" C·A !" B+A !" B 2 ) = 1 4 × ( 4+12+ 12 ) =7 , 故 |A !" D|= 7 姨 . 选 ② , 1 2 absinC= 3 姨 4 ab= 3 3 姨 4 , 则 ab=3 , 故 a=b= 3 姨 , c=3 , 故 △ABC 存在且唯一确定, 同 ① , 若 BC 边上 的中线 AD , 则A !" D 2 = 1 4 (A !" C 2 +2A !" C·A !" B+A !" B 2 ) = 1 4 × ( 3+9+9 ) = 21 4 , 故 |A !" D|= 21 姨 2 . 9.1.2 余弦定理 第 1 课时 余弦定理 学习手册 变式训练 1. 8 2. 解: 由已知得 1 2 ( 2cos 2 A-1 ) =cos 2 A-cosA , ∴cosA= 1 2 . ∵0<A<π , ∴A= π 3 . 由 b sinB = c sinC 可得, sinB sinC = b c =2 , ∴b= 2c. cosA= b 2 +c 2 -a 2 2bc = 4c 2 +c 2 -9 4c 2 = 1 2 , 解得 c= 3 姨 , b=2 3 姨 . S △ABC = 1 2 bcsinA= 1 2 ×2 3 姨 × 3 姨 × 3 姨 2 = 3 3 姨 2 . 3. - 1 4 4. B 5. 3 姨 - 2 姨 6. ( 1 ) D ( 2 ) D 7. B 随堂练习 1. A 2. C 3. B 4. D 5. 3 练习手册 1. B 【解析 】 a 2 =b 2 +c 2 -2bccosA=3+4-4 3 姨 × 13 姨 2 = 1 , ∴ sinA a = 1 2 1 = 1 2 . 2. B 【解析】 由题可知 cosC= a 2 +b 2 -c 2 2ab = 1 2 +3 2 - ( 13 姨 ) 2 2×1×3 =- 1 2 , ∵0°<C<180° , ∴C=120°. 3. D 【解析】 由 a 2 -b 2 +c 2 +ac=0 可得 a 2 +c 2 -b 2 =-ac , 由余 弦定理可得 cosB= a 2 +c 2 -b 2 2ac =- 1 2 , ∵0<B<π , 因此, B= 2π 3 . 4. BD 【解析 】 根据余弦定理可知 a 2 +c 2 -b 2 =2accosB , 代入化简可得 2accosB · sinB cosB = 3 姨 ac , 即 sinB= 3 姨 2 , ∵0<B<π , ∴B= π 3 或 B= 2π 3 . 5. ACD 【解析 】 若 A>B , 则 a>b , ∴2RsinA>2RsinB , ∴sinA>sinB , 故 A 正确 ; 根据正弦定理得 a sinA = b sinB , 即 3 3 姨 sinA = 3 sin30° , 解得 sinA= 3 姨 2 , 又 0<A<π , a>b , ∴A= π 3 或 A = 2π 3 , 故 B 不 正 确 ; 根 据 余 弦 定 理 得 cosA = b 2 +c 2 -a 2 2bc > c b , 整理得 a 2 +c 2 -b 2 <0 , ∴cosB= a 2 +c 2 -b 2 2ac <0 , 所 以 B 为钝角 , 故 C 正确 ; ∵a= 3 姨 , b=4 , 且 2absinC= 3 姨 ( a 2 +b 2 -c 2 ), ∴sinC= 3 姨 a 2 +b 2 -c 2 2ab b ( , 即 sinC= 3 姨 cosC. 又 0<C<π , C= π 3 , ∴△ABC 的面积为 1 2 × 3 姨 ×4×sinC=3 , 故 D 正确 . 6. 3 15 姨 8 【解析】 ∵a=2 , b=3 , c=4 , ∴cosA= b 2 +c 2 -a 2 2bc = 9+16-4 2×3×4 = 21 24 = 7 8 , 则 sinA= 1-cos 2 A 姨 = 1- 49 64 姨 = 15 64 姨 = 15 姨 8 , 则 h=AC · sinA=bsinA=3× 15 姨 8 = 3 15 姨 8 . 7. 2 或 4 【解析】 由余弦定理得 a 2 =b 2 +c 2 -2bccosA , 即 4=b 2 +12-6b , 化简得 b 2 -6b+8=0 , 解得 b=2 或 b=4. 8. 7 12 , 3 4 b 4 【解析】 ∵b=1 , 且 abcosC+ccosA=abc , 可 得 abcosC+bccosA=ac , 由余弦定理可得 ab · a 2 +b 2 -c 2 2ab +bc · b 2 +c 2 -a 2 2bc =ac , 整理得 b 2 =ac=1 , ∴c= 1 a . 又由 cosB= a 2 +c 2 -b 2 2ac = a 2 + 1 a 2 -1 2 , ∵a∈ 6 姨 2 , 2 姨 姨 4 , 可得 a 2 ∈ 3 2 , b 4 2 , 又 ∵ f ( x ) =x+ 1 x 在 3 2 , b 4 2 上单调递增 , 且当 a= 6 姨 2 时 , cosB= 7 12 ; 当 a= 2 姨 时 , cosB= 3 4 , ∴cosB 的取值范围为 7 12 , 3 4 b 4 . 9. 解: ( 1 ) 由余弦定理, 得 cosB= a 2 +c 2 -b 2 2ac = 1 2 + ( 3 姨 ) 2 -b 2 2 3 姨 = 3 姨 2 , 解得 b=1 , b=-1 (舍去), 故 b=1. ( 2 ) 由正弦定理, 得 sinC= csinA a = 3 姨 1 × 1 2 = 3 姨 2 , ∵C∈ ( 0 , π ), ∴C= π 3 或 C= 2π 3 , 当 C= π 3 时, B= π 2 , ∴b= h D A B C 第 6 题答图 28 第九章 解三角形 学 学 习 目 标 1. 掌握正弦定理的基本应用 . 2. 会判断三角形的形状 . 3. 会利用正弦定理的变形求解三角形 . 4. 借助正弦定理的推导, 提升逻辑推理 的素养 . 5. 通过正弦定理变形公式的应用, 培养 数学运算的素养 . 要 点 精 析 要点 1 已知两角和任一边, 利用正弦 定理解三角形 当给出三角形两角和任一条边时可解三 角形, 具体步骤如下: ( 1 ) 已知三角形的两个角, 利用 A+B+ C=π , 可求出第三个角 . ( 2 ) 由正弦定理 a sinA = b sinB = c sinC , 可 求出三角形的另两条边边长 . 思考 1 如何用 △ABC 的外接圆证明 这一定理? 例 1 在 △ABC 中, 若 A=60° , B=45° , BC=3 2 姨 , 则 AC= . 分析: 已知两角和一角对边, 可直接 利用正弦定理求解 . 解析: 由 AC sinB = BC sinA , 得 AC= BCsinB sinA = 3 2 姨 sin45° sin60° =2 3 姨 . 变式训练 1 在锐角 △ABC 中 , 已知 sinA= 5 姨 5 , cosB= 3 10 姨 10 . 若 △ABC 的最长边为 10 姨 , 则最短边为 . 例 2 △ABC 的内角 A , B , C 所对的边 分别是 a , b , c , 若 A=105° , B=45° , b=2 2 姨 , 则 c 等于 ( ) A. 1 B. 2 姨 C. 3 姨 D. 2 第九章 解三角形 9.1 正弦定理与余弦定理 9.1.1 正弦定理 第 1课时 正弦定理 1 高 中 数 学 必 修 第四册 (人教 B 版) 精编版 学 分析: 先由内角和为 180° 计算得 C= 30° , 再利用正弦定理计算 . 解析: 由已知得 C=180°-B-A=30° , 根 据正弦定理得 2 2 姨 sin45° = c sin30° , 得 c=2 , 故 选 D. 变式训练 2 设 △ABC 的内角 A , B , C 所对的边分 别为 a , b , c , 若 A ∶ B ∶ C=1 ∶ 2 ∶ 3 , 则 a ∶ b ∶ c 等于 ( ) A. 1 ∶ 2 ∶ 3 B. 1 ∶ 3 姨 ∶ 2 C. 1 ∶ 2 姨 ∶ 3 姨 D. 1 ∶ 2 ∶ 3 姨 要点 2 已知两边和一边的对角, 利用 正弦定理解三角形 已知 a , b 和 A , 可解三角形, 但需注 意角的大小, 具体步骤可如下: ( 1 ) 由正弦定理 a sinA = b sinB , 求出 sinB. ( 2 ) 若 sinB=1 , 则 B= π 2 ; 若 sinB≠1 , 利用三角形中 “大边对大角” 看能否判断所 求角为锐角: 当 A 为大边所对的角时, 则 B 为锐角; 当 A 为小边所对的角时, 则 B 有 互补的锐角和钝角两个解 . ( 3 ) 利用 A+B+C=π , 先求出 C , 再由正 弦定理求出 c. 也可从下图判断三角形解的个数问题: 思 考 2 “在 △ABC 中 , A <B ” 是 “ sinA <sinB ” 的什么条件? 例 3 在 △ABC 中, 角 A , B , C 的对边 分别为 a , b , c , 若 a= 2 3 姨 3 , b= 2 姨 , B= 2π 3 , 则 A 等于 . 分析: 在 △ABC 中, 由正弦定理求得 sinA= 2 姨 2 , 结合 a<b , 得到 A<B (或者由 B= 2π 3 知, 角 A 一定为锐角), 即可求解 . 解析 : ∵ 在 △ABC 中 , a= 2 3 姨 3 , b= 2 姨 , B= 2π 3 , 由正弦定理可得 a sinA = b sinB , ∴sinA= asinB b = 2 姨 2 , ∵a<b , ∴A<B , ∴A∈ 0 , 2π 3 3 & , 可得 A= π 4 . 变式训练 3 在 △ABC 中, a=4 , b= 5 2 , 5cos ( B+C ) + 3=0 , 则角 B 的大小为 ( ) A. π 6 B. π 4 C. π 3 D. π 6 或 5π 6 例 4 若 △ABC 的内角 A , B , C 所对的 边分别为 a , b , c , a=80 , b=100 , A=30° , 则 B 的解的个数是 ( ) A. 0 B. 1 一解 两解 一解 a b A B a b A B B a a b A B bsinA<a<ba=bsinA a≥b 2 第九章 解三角形 学 C. 2 D. 不确定 分析: 首先利用正弦定理得 sinB= 5 8 , 再利用 sinB 的取值范围可得角 B 的取值范 围, 即可求得结果 . 解析: ∵a=80 , b=100 , A=30° , ∴ a sinA = b sinB , 即 80 sin30° = 100 sinB , ∴sinB= 5 8 , 而 1 2 < sinB= 5 8 < 2 姨 2 , ∴30°<B<45° 或 135°<B< 150° , ∴B 有两解, 故选 C. 反思: 应用正弦定理的解题思路 ( 1 ) 求边 : 利用公式 a= bsinA sinB , b= asinB sinA , c= asinC sinA 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 sinA = asinB b , sinB = bsinA a , sinC= csinA a 或其他相应变形公式求解 . 变式训练 4 (多选题) 在 △ABC 中, 角 A , B , C 所 对的边分别为 a , b , c , 且 b=2 , A= π 3 . 若 △ABC 有唯一解, 则 a 的值可以是 ( ) A. 1 B. 3 姨 C. 2 姨 D. 5 姨 要点 3 利用正弦定理, 实现边角关系 互化 在利用正弦定理进行边角关系互化时, 常常用到以下几种形式: ( 1 ) a sinA = b sinB = c sinC = a+b+c sinA+sinB+sinC =2R (其中 2R 是 △ABC 外接圆的直径) ( 2 ) a =2RsinA , b =2RsinB , c =2RsinC (边到角的转化) ( 3 ) sinA= a 2R , sinB= b 2R , sinC= c 2R (角到边的转化) ( 4 ) a ∶ b ∶ c=sinA ∶ sinB ∶ sinC , sinA ∶ sinB ∶ sinC=a ∶ b ∶ c (边角互化) 思考 3 正弦定理适用于任意三角形吗? 例 5 在 △ABC 中, 内角 A , B , C 所对 的边分别为 a , b , c , 且 2bcosA=2c-a. 试求 角 B 的大小 . 分析 : 利用正弦定理将 2bcosA=2c-a 转化为 2sinBcosA=2sinC-sinA , 再利用三角 函数恒等变换公式化简可求出角 . 解 : 由 2bcosA =2c -a 及 正 弦 定 理 得 2sinBcosA=2sinC-sinA , 又 ∵C=π- ( A+B ) , ∴2sinBcosA=2sin ( A+B ) -sinA , 整理得 2siBcosA =2sinBcosA+2cosBsinA-sinA , 即 ( 2cosB-1 ) sinA=0. ∵A∈ ( 0 , π ) , ∴sinA≠0 , ∴cosB= 1 2 . 又 ∵B∈ ( 0 , π ), ∴B= π 3 . 变式训练 5 (多选题) 在 △ABC 中, 角 A , B , C 所 对的边分别为 a , b , c , 以下叙述或变形中 正确的有 ( ) A. a ∶ b ∶ c=sinA ∶ sinB ∶ sinC B. a=b圳sin2A=sin2B C. a sinA = b+c sinB+sinC 3 高 中 数 学 必 修 第四册 (人教 B 版) 精编版 学 D. A>B圳sinA>sinB 例 6 在 △ABC 中, 已知角 A , B , C 所 对的边分别是 a , b , c , 且 a= 5 姨 , b=3 , sinA+ 5 姨 sinB=2 2 姨 . 试求角 A 的大小 . 分析: 利用正弦定理进行转化, 可得 sinA 的值, 再根据角 A 的范围即可求得结果 . 解: ∵a= 5 姨 , sinA+ 5 姨 sinB=2 2 姨 , ∴sinA+asinB=2 2 姨 . 又 ∵asinB=bsinA , ∴sinA +3sinA=2 2 姨 , 解得 sinA= 2 姨 2 . 在 △ABC 中, ∵a<b , ∴A 为锐角, ∴A= π 4 . 反思: ( 1 ) 正弦定理的表示形式 a sinA = b sinB = c sinC =2R , 或 a=ksinA , b= ksinB , c=ksinC ( k>0 ) . ( 2 ) 正弦定理的应用范围 ① 已知两角和任一边, 求其他两边和 其余一角 . ② 已知两边和其中一边的对角, 求另 一边和其余两角 . ( 3 ) 利用正弦定理可以实现三角形中边 角关系的相互转化: 一方面可以化边为角, 转化为三角函数问题来解决; 另一方面, 也可以化角为边, 转化为代数问题来解决 . 变式训练 6 记 △ABC 的内角 A , B , C 的对边分别 为 a , b , c , 若 acosB-bcosA=b , 且 C= π 5 , 则 ∠B= . 数 学 文 化 明末邓玉函以毕的斯克斯 1612 年版 《三角法》 为底本, 并采用斯蒂文著作 《数 学记录》 中的部分内容, 编译出中国第一部 三角学著作 《大测》, 将欧洲当时最新、 最 重要的三角学成果介绍到中国, 对中国三角 学影响极大 . 在 《大测》 中提及割圆八线, 即对一个角而言的八个三角函数, 因其可用 第一象限单位圆中八条线长 (如图中 NP , ON , OB , BR , OS , OR , NA , PQ ) 表示而 得名 . 若图中 OR= 5 姨 , sin∠RAO sinα = 5 姨 2 , 则 RA= . 分析: 在 △RAO 中, 利用正弦定理可 求得 RA 的值 . 解析 : 在 △RAO 中 , 由正弦定理及 sin∠RAO sinα = 5 姨 2 , 得 OR RA = 5 姨 2 , 所以 RA=2. 答案: 2 P S Q N R x B α O A y 图 9-1-1 4 第九章 解三角形 学 学 习 目 标 1. 熟记并能应用正弦定理的有关变形公 式, 解决三角形中的问题 . 2. 能利用正弦定理、 三角恒等变换、 三 角形面积公式解决较为复杂的三角形问题 . 3. 通过正弦定理的灵活运用, 提升数学 运算、 直观想象、 逻辑推理等核心素养 . 要 点 精 析 要点 1 利用正弦定理判断三角形的形状 判断三角形的形状, 就是利用正弦定理 把已知条件中边和角的混合关系化边为角都 转化为角的关系, 或者化角为边都转化为边 的关系, 来判断三角形是否为某些特殊三角 形 (比如锐角、 直角、 钝角、 等腰、 等边、 等腰直角三角形等) . 思考 1 在 △ABC 中 , A+B+C=π , ∴ ① sin ( A+B ) =sinC ; ② cos ( A+B ) =-cosC ; ③tan ( A+B ) =- tanC ; ④ sin A+B 2 =cos C 2 ; ⑤ cos A+B 2 =sin C 2 . 上述语句正确的个数 有几个? 例 1 (多选题) 在 △ABC 中, a , b , c 分别为角 A , B , C 的对边, 下列叙述正确 的是 ( ) A. 若 a sinB = b sinA , 则 △ABC 为等腰三 角形 B. 若 a cosB = b cosA , 则 △ABC 为等腰三 角形 C. 若 tanA+tanB+tanC<0 , 则 △ABC 为钝 角三角形 D. 若 a=bsinC+ccosB , 则 ∠C= π 4 分析: 利用正弦定理的边角关系, 结 合三角恒等变换及三角形内角的关系, 即 可判断 △ABC 的形状 . 解析: ∵ 由正弦定理得 a sinA = b sinB , 而 a sinB = b sinA , ∴sinA=sinB. ∵A+B+C=π , ∴ 只 能 A=B , 即 △ABC 为等腰三角形 , 故 A 正确 ; ∵ 由正弦定理得 a sinA = b sinB , ∴ 若 a cosB = b cosA 可 化 为 sinAcosA =sinBcosB , 即 sin2A =sin2B , ∴2A =2B 或 2A +2B =π , ∴△ABC 为等腰三角形或直角三角形, 故 B 错误; ∵tanA+tanB+tanC=tan ( A+B )·( 1-tanA · tanB ) +tanC=tanA · tanB · tanC , ∴△ABC 为钝 角三角形, 故 C 正确; ∵a=bsinC+ccosB , ∴ 由正弦定理得 sinA=sinBsinC+sinCcosB , 即 sinBcosC+sinCcosB=sinBsinC+sinCcosB , ∴cosC =sinC. ∵C∈ ( 0 , π ), ∴C= π 4 . 故 D 正确 . 故 选 ACD. 变式训练 1 在 △ABC 中, 若 3b=2 3 姨 asinB , cosA= cosC , 则 △ABC 的形状为 ( ) 第 2课时 利用正弦定理解三角形的相关问题 5 高 中 数 学 必 修 第四册 (人教 B 版) 精编版 学 A. 直角三角形 B. 等腰三角形 C. 等边三角形 D. 等腰直角三角形 要点 2 利用正弦定理解决与三角形面 积有关的问题 S= 1 2 absinC= 1 2 acsinB= 1 2 bcsinA=2R 2 sinA · sinB · sinC= abc 4R 思考 2 三角形内切圆半径为 r , 面积 如何用 a , b , c , r 来表达呢? 例 2 在 △ABC 中, 角 A , B , C 所对的 边分别为 a , b , c , 已知 b=2 , c=2 2 姨 , C= π 4 , 则 △ABC 的面积为 . 分析: 先由正弦定理求出角 B 的大小, 再由内角和为 π 求出角 A 的大小, 进而可 求出三角形的面积 . 解析: 由正弦定理 b sinB = c sinC , 得 sinB= bsinC c = 1 2 , 又 ∵c>b , B∈ ( 0 , π ), ∴B= π 6 , A=π-B-C= 7π 12 , ∴△ABC 的面积 S= 1 2 bcsinA= 1 2 ×2×2 2 姨 × 6 姨 + 2 姨 4 = 3 姨 +1. 反思: 面对正弦定理和三角形的面积 公式的应用类型题, 在解有关三角形的题目 时, 要抓住题设条件, 合理应用正弦定理 求解是解答的关键 . 变式训练 2 已知 △ABC 中, 角 A , B , C 所对的边 分别为 a , b , c , 若 a cosA = 3 姨 b sinB , △ABC 的面积 S= 3 姨 , 则 A= ; b+c 的最 小值为 . 例 3 在 △ABC 中, 内角 A , B , C 所对 的边分别为 a , b , c , 若 c-a b = 3 姨 sinC- cosC. ( 1 ) 求角 B 的大小; ( 2 ) 若 C= π 6 , a=2 , F 为边 AC 上一点, 且 CF= 2 姨 BF , 求 △ABF 的面积 . 分析: ( 1 ) 根据正弦定理, 结合两角 和的正弦公式、 正弦型函数的性质进行求 解即可 . ( 2 ) 根据正弦定理, 结合三角形面积 公式可进行求解 . 解: ( 1 ) 由正弦定理可得 sinC-sinA sinB = 3 姨 sinC - cosC , 可 化 为 sinC - sinA = 3 姨 sinBsinC-sinBcosC , 即 sinC-sin ( B+C ) = 3 姨 sinBsinC-sinBcosC , ∴sinC-sinBcosC-sinCcosB = 3 姨 sinBsinC-sinBcosC. ∵sinC>0 , ∴1-cosB= 3 姨 sinB , 即 sin B+ π 6 6 % = 1 2 . ∵B 为三角形的内角, ∴ π 6 <B+ π 6 < 7π 6 , ∴B+ π 6 = 5π 6 , ∴B= 2π 3 . ( 2 ) ∵B= 2π 3 , C= π 6 , ∴A=π-B-C= π 6 , ∴AB=BC=2. 在 △BCF 中, 由正弦定理得 CF sin∠CBF = 6 第九章 解三角形 学 BF sin∠BCF , sin∠CBF= CFsin∠BCF BF . ∵CF= 2 姨 BF , ∠BCF= π 6 , ∴sin∠CBF = 2 姨 2 , ∴∠CBF= π 4 , ∴∠ABF=∠AFB= 5π 12 , ∴AB=AF=2 , ∴S △ABF = 1 2 ×2×2sin π 6 =1. 变式训练 3 在 △ABC 中, 角 A , B , C 的对边分别 为 a , b , c , 若 b=1 , a ( 2sinB- 3 姨 cosC ) = 3 姨 ccosA , 点 D 是边 BC 的中点, 且 AD= 13 姨 2 , 则 △ABC 的面积为 ( ) A. 3 姨 B. 3 姨 2 C. 3 姨 或 2 3 姨 D. 3 3 姨 4 或 3 姨 要点 3 正弦定理和三角恒等变换的综 合运用 在三角形中解决三角函数的取值范围或 者最值问题时, 一般都是先理清三角形中基 本量之间的关系或者求出某些量, 再将所要 求的最值或者取值范围的量表示成某一角的 三角函数, 进而转化为三角函数的值域或者 最值问题 . 思考 3 在 △ABC 中, 若 sin2A=sin2B , 则 a=b 一定成立吗? 例 4 在 △ABC 中, 角 A , B , C 所对的 边分别为 a , b , c , 已知 b= 3 姨 , acosC+ ccosA=2bcosB. 求: ( 1 ) 角 B 的大小; ( 2 ) asinC 的最大值 . 分析: ( 1 ) 根据 acosC+ccosA=2bcosB , 利用正弦定理转化, 利用 sin ( A+C ) =sinB 代 换, 求得 B 的值 . ( 2 ) 由 正 弦 定 理 可 得 a sinA = b sinB = 3 姨 3 姨 2 =2 , 因此 a=2sinA , 再将边转化为角 可得 asinC=sin 2A- π 6 6 % + 1 2 . ∵0<A< 2π 3 , 即 可得出 asinC 的范围 . 解: ( 1 ) ∵acosC+ccosA=2bcosB , 由正 弦定理得 sinAcosC+cosAsinC=2sinBcosB , 即 sin ( A+C ) =2sinBcosB , 也即 sinB= 2sinBcosB , ∵0<B<π , ∴sinB≠0 , 因此 cosB = 1 2 , 得 B= π 3 . ( 2 ) 由正弦定理可得 a sinA = c sinC = b sinB = 3 姨 3 姨 2 =2 , 因此 a=2sinA , asinC=2sinAsinC =2sinAsin 2π 3 - 6 % A =2sinA 3 姨 2 cosA+ 1 2 sin6 %A = 3 姨 sinAcosA+sin 2 A = 3 姨 2 sin2A+ 1-cos2A 2 = 3 姨 2 sin2A- 1 2 cos2A+ 1 2 =sin 2A- π 6 6 % + 1 2 , ∵0<A< 2π 3 , ∴- π 6 <2A- π 6 < 7π 6 , sin 2A- π 6 6 % + 1 2 ≤ 3 2 . 7 高 中 数 学 必 修 第四册 (人教 B 版) 精编版 学 因此, asinC 的最大值为 3 2 , 当且仅当 2A- π 6 = π 2 , 即 A= π 3 时取等号 . 变式训练 4 (多选题) 在 △ABC 中, 角 A , B , C 所对的 边分别为 a , b , c , 则能推出 A= π 3 的有 ( ) A. asinC- 3 姨 ccosA=0 B. 3 姨 bsinA-acosC= ( c-b ) cosA C. tan ( A+B )( 1-tanAtanB ) = 3 姨 c acosB D. 3 姨 bsinA-acosC= ( c+b ) cosA 反思: 1. 对正弦定理的理解 ( 1 ) 适用范围: 正弦定理对任意的三 角形都成立 . ( 2 ) 结构形式: 分子为三角形的边长, 分母为相应边所对角的正弦的连等式 . ( 3 ) 揭示规律: 正弦定理指出的是三 角形中三条边与其对应角的正弦之间的一 个关系式, 它描述了三角形中边与角的一 种数量关系 . ( 4 ) 主要功能: 正弦定理的主要功能 是实现三角形中边角关系的转化 . 2. 正弦定理的变形公式 例 5 已 知 函 数 f ( x ) = Asin ( 棕x + φ ) 棕>0 , 0<φ< π 2 2 $ 的部分图象如图所示 . ( 1 ) 求函数 f ( x )的 解析式; ( 2 ) 在 △ ABC 中 , 角 A , B , C 的对边分别 为 a , b , c , 若 f A 2 2 & =2 , a=2 , 求 △ABC 周长的取值范围 . 分析: ( 1 ) 根据题意得 1 2 T= π 2 , 进 而得 棕=2 , 再根据图象过点 5π 12 , 2 & 0 , 用 待定系数法得 φ= π 6 , 最后根据点 ( 0 , 1 ) 在函数图象上得 A=2 , 即可得答案 . ( 2 ) 结合 ( 1 ) 得 A= π 3 , 进而根据正 弦定理得 b= 4 3 姨 sinB , c= 4 3 姨 sin 2π 3 - 2 & B , B∈ 0 , 2π 3 2 & , 再结合三角恒等变换得 △ABC 的周长 L=2+4sin B+ π 6 2 & , 最后求函 数值域即可得答案 . 解: ( 1 ) 由图象可知, 周期 T=2 11π 12 - 5π 12 2 & =π , ∴棕= 2π T =2. ∵ 点 5π 12 , 2 & 0 在函数图象上, ∴Asin 2× 5π 12 + 2 & φ =0 , 即 sin 5π 6 + 2 & φ =0. 又 ∵0<φ< π 2 , ∴ 5π 6 < 5π 6 +φ< 4π 3 , 从而 5π 6 +φ=π , 即 φ= π 6 . O D A B C 设 △ABC 的外接圆 半径为 R , 如图 a sinA = b sinB = c sinC =2R sinA= a 2R sinB= b 2R sinC= c 2R a=2RsinA b=2RsinB c=2RsinC 角化边 边 化 角 x y O 5π 12 1 11π 12 图 9-1-2 8 第九章 解三角形 学 又 ∵ 点 ( 0 , 1 ) 在函数图象上, ∴Asin π 6 =1 , A=2. 故函数 f ( x )的解析式为 f ( x ) =2sin 2x+ π 6 6 " . ( 2 ) 由 f A 2 6 " =2sin A+ π 6 6 " =2 , A∈ ( 0 , π ), A= π 3 . 由正弦定理 b sinB = a sinA = 4 3 姨 , b = 4 3 姨 sinB . 同 理 c = 4 3 姨 sinC = 4 3 姨 sin 2π 3 - 6 " B , B∈ 0 , 2π 3 6 " . △ABC 的周长, L=a+b+c=2+ 4 3 姨 sinB+ 4 3 姨 sin 2π 3 - 6 " B =2+ 4 3 姨 sinB+ 4 3 姨 × 3 姨 2 cosB+ 1 2 sin6 "B =2+2 3 姨 sinB+2cosB=2+4sin B+ π 6 6 " . ∵B∈ 0 , 2π 3 6 " , B+ π 6 ∈ π 6 , 5π 6 6 " , sin B+ π 6 6 " ∈ 1 2 , , 1 6 , ∴L∈ ( 4 , 6 ] . 变式训练 5 在 △ABC 中 , B=60° , AC= 3 姨 , 则 AB+2BC 的最大值为 . 数 学 文 化 被誉为 “中国现代数学之父” 的著名数 学家华罗庚先生倡导的 “ 0.618 优选法” 在 生产和科研实践中得到了非常广泛的应用, 0.618 就是黄金分割比 t= 5 姨 -1 2 的近似值 . 在一个内角为 36° 的等腰三角形中, 较短边 与较长边之比为黄金比, 则 sin126°= ( ) A. 5 姨 -1 2 B. 5 姨 +1 2 C. 5 姨 -1 4 D. 5 姨 +1 4 分析: 根据题中条件, 讨论等腰三角 形顶角为 36° 与底角为 36° 两种情况, 利用 正弦定理, 以及三角恒等变换对应的公式, 即可得出结果 . 解析: 若该等腰三角形的顶角为 36° , 则底角为 180°-36° 2 =72° , 因此, 由正弦定理可得较短边与较长 边之比为 sin36° sin72° = 5 姨 -1 2 , 即 sin36° 2sin36°cos36° = 5 姨 -1 2 , ∴cos36°= 5 姨 +1 4 , 因此 sin126°=cos36° = 5 姨 +1 4 ; 若该等腰三角形的底角为 36° , 则顶角 为 180°-2×36°=108° , 因此, 由正弦定理可得较短边与较长 边 之 比 为 sin36° sin108° = 5 姨 -1 2 , 即 sin36° cos18° = 5 姨 -1 2 , 则 2sin18°cos18° cos18° = 5 姨 -1 2 , 所以 sin18° = 5 姨 -1 4 , 因此 sin126°=cos36°=1-2sin 2 18°= 5 姨 +1 4 . 综上, sin126°= 5 姨 +1 4 . 故选 D. 答案: D 9

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9.1.1 正弦定理-【新课程能力培养】2024-2025学年高中数学必修第四册学习手册(人教B版)
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