内容正文:
专题十二 三角函数的应用
1.掌握仰角、俯角、坡度(坡比)、坡角、方位角的概念,熟记锐角三角函数的定义.
2.解题步骤
(1)根据题中条件在图形上标出已知长度和角度,以及待求长度或高度;
(2)构造直角三角形:一般需构造两个,它们共直角边.如果题中图形是锐角三角形,一般采用切割法;如果题中图形是钝角三角形,一般采用拼补法;
(3)先解一个直角三角形,通过重叠的直角边,将数据转化到第二个直角三角形;
(4)解第二个直角三角形,求出题中要求的长度或高度,并作答.
3.常见模型
(1)模型一 “背靠背”型
【模型分析】
①若三角形中有已知角时,则通过在三角形内作高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.
②等量关系:CD为公共边,
如图1,AD+BD=AB.
图1
【模型变形】
等量关系:
如图2,CE=DA,CD=EA,CE+BD=AB;
如图3,CD=EF,CE=DF,AD+CE+BF=AB.
图2
图3
(2)模型二 “母子”型
【模型分析】
①若三角形中有已知角,通过在三角形外作高BC,构造有公共直角的两个三角形求解,其中公共边BC是解题的关键.
②等量关系:BC为公共边,
如图1,AD+DC=AC;
如图2,DC-BC=DB.
图1
图2
【模型变形1】
如图3,DF=EC,DE=FC,BF+DE=BC,AE+DF=AC;
如图4,AF=CE,AC=FE,BC+AF=BE.
图3
图4
【模型变形2】
如图5,BE+EC=BC;
如图6,EC-BC=BE;
如图7,AC=FG,AF=CG,AD+DC=FG,BC+AF=BG.
图5
图6
图7
【模型变形3】
等量关系:
如图8,BC=FG,BF=CG,AC+BF=AG,EF+BC=EG;
如图9,BC=FG,BF=CG,EF+BC=EG,BD+DF=CG,AC+BD+DF=AG.
图8
图9
(3)模型三 “拥抱”型
【模型分析】
①分别解两个直角三角形,其中公共边BC是解题的关键.
②等量关系:BC为公共边.
【模型变形】
如图1,BF+FC+CE=BE;
如图2,BC+CE=BE;
如图3,AB=GE,AG=BE,BC+CE=AG,DG+AB=DE.
图1
图2
图3
(2024·重庆B卷)如图,A,B,C,D分别是某公园的四个景点,B在A的正东方向,D在A的正北方向,且在C的北偏西60°方向,C在A的北偏东30°方向,且在B的北偏西15°方向,AB=2千米.(参考数据:≈1.41,≈1.73,≈2.45)
(1)求BC的长度(结果精确到0.1千米);
[答案] 解:(1)如答案图,过点B作BE⊥AC于点E,
由题意,得∠DAB=90°.
∵∠DAC=30°,∴∠EAB=60°,
∴∠EBA=30°,
∴AE=AB=1千米,
BE=AE=千米.
(答案图)
∵C在B的北偏西15°方向,
∴∠EBC=90°-30°-15°=45°,
∴△EBC是等腰直角三角形,
∴CE=BE=千米,
BC=BE=×=≈2.5(千米).
答:BC的长度约为2.5千米.
(答案图)
(2)甲、乙两人从景点D出发去景点B,甲选择的路线为:D-C-B,乙选择的路线为:D-A-B.请计算说明谁选择的路线较近?
(2)由(1)知,AE=1千米,CE=千米,
∴AC=AE+CE=(1+)千米.
根据题意,得∠DAC=30°,∠D=60°.
∴∠ACD=90°,
∴DC=tan∠CAD·AC=×(1+)=(千米).
∴DA=2DC=千米.
甲选择的路线长为DC+BC=+≈4.0(千米).
乙选择的路线长为DA+AB=+2≈5.2(千米).
∵4.0<5.2,
∴甲选择的路线较近.
(2024·育才)三月是草长莺飞的好时节,某高校组织学生春游,出发点位于点C处,集合点位于点E处,现有两条路线可以选择:①C→E;②C→A→D→E.已知点B位于点C的正西方,点A位于点B的北偏西30°方向200米处,且位于点C的北偏西53°
方向处.点D位于点A的正西方向100米处,点E位于点C的西南方向,且正好位于点D的正南方向.(参考数据:≈1.414,≈1.732,sin37°≈0.60,cos37°≈0.80)
(1)求点A与点C之间的距离(结果保留整数);
[答案] 解:(1)如答案图,过点A作AH⊥CB,交CB的延长线于点H,
则∠AHB=90°,
由题意可知,AB=200米,
∠ABH=90°-30°=60°,
∠ACH=90°-53°=37°,
∴AH=AB·sin∠ABH
=200×=300(米),
∴AC==≈500(米).
答:点A与点C之间的距离约为500米.
(答案图)
(2)已知路线①的步行速度为40米/分,路线②的步行速度为75米/分,请计算说明:选择哪条路线用时更短?(结果保留一位小数)
(2)设CH与DE的交点为M,由题意可知,∠ADM=∠DMH=∠AHM=90°,
∴四边形ADMH是矩形,
∴DM=AH=300米,
CH=AC·cos∠ACH≈400(米),
MH=AD=100米,
由题意可知,∠MCE=45°,∠CME=90°,
∴△CME是等腰直角三角形,
∴CM=ME=CH+MH=(400+100)米,
∴CE=CM=(400+200)米,
∴选择路线①步行所用的时间为
=10+5≈19.1(分),
选择路线②步行所用的时间为
=+16≈19.8(分).
∵19.1<19.8,
∴选择路线①用时更短.
(2024·南开)五一假期小开和妈妈到武隆天坑寨子体验民俗风情,如图所示,小开和妈妈在入口A处,观景台B在入口A的北偏西37°方向,茶摊C在观景台B的北偏东60°方向,BC=1500米,花铺D在茶摊C的正东方向,CD=500米,巧物摊E在花铺D的正南方向,且在入口A的正东方向,AE=800米.(参考数据:≈1.73,tan37°≈0.75,sin37°≈0.60,cos37°≈0.80)
(1)求AB的长度;(结果精确到个位)
[答案] 解:(1)由题意,知∠CDE=∠AED=90°,
如答案图,过点B作BF⊥AE,交EA的延长线于点F,过点B作BG⊥DC,
交DC的延长线于点G,
则四边形DEFG是矩形,
GF=DE,DG=EF.
在Rt△BCG中,
(答案图)
BC=1500米,∠CBG=60°,
∴CG=BC·sin60°=1500×=750(米),
∴EF=DG=CG+CD=(750+500)米,
∴AF=EF-AE
=750+500-800
=750-300(米).
(答案图)
在Rt△ABF中,由题意,知∠ABF=37°,
∴AB=≈≈1663(米).
答:AB的长度约为1663米.
(答案图)
(2)小开和妈妈准备前往茶摊C,有两条路线可选择:①A→B→C;②A→E→D→C.请通过计算说明走哪一条路较近.
(2)在Rt△BCG中,
BG=BC·cos∠CBG=1500×=750(米).
在Rt△ABF中,BF=≈≈1330(米),
∴DE=GF=BG+BF≈2080(米).
∴选择路线①A→B→C的路程为:
AB+BC≈1663+1500=3163(米),
选择路线②A→E→D→C的路程为:
AE+ED+DC≈800+2080+500=3380(米).
∵3163<3380,
∴走路线①A→B→C较近.
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