内容正文:
专题一 三角函数、解三角形与平面向量
第一篇 专题突破 高考热点
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第一篇 专题一 三角函数、解三角形与平面向量
高考总复习(二轮)数学
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微专题3 解三角形
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第一篇 专题一 三角函数、解三角形与平面向量
高考总复习(二轮)数学
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目
录
聚焦命题·巧突破
01
真题再现·明考向
02
专题集训·课时练
03
CONTENTS
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第一篇 专题一 三角函数、解三角形与平面向量
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聚焦命题·巧突破
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真题再现·明考向
02
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第一篇 专题一 三角函数、解三角形与平面向量
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命题点1 正、余弦定理的应用
(2024·新课标Ⅰ卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sin C=eq \r(2)cos B,a2+b2-c2=eq \r(2)ab.
(1)求B;
(2)若△ABC的面积为3+eq \r(3),求c.
[解析] (1)第1步:利用余弦定理求C
由余弦定理得cos C=eq \f(a2+b2-c2,2ab)=eq \f(\r(2),2),
又0<C<π,∴C=eq \f(π,4).
第2步:将C代入已知等式求B
∴eq \r(2)cos B=sin C=eq \f(\r(2),2),∴cos B=eq \f(1,2),
又0<B<π,∴B=eq \f(π,3).
(2)第1步:求A
由(1)得A=π-B-C=eq \f(5π,12),
第2步:利用正弦定理得出a,c的关系
由正弦定理eq \f(a,sin A)=eq \f(c,sin C),得eq \f(a,\f(\r(2)+\r(6),4))=eq \f(c,\f(\r(2),2)),
∴a=eq \f(1+\r(3),2)c.
第3步:利用三角形面积公式求c
∴△ABC的面积S=eq \f(1,2)acsin B=eq \f(1+\r(3),4)c2×eq \f(\r(3),2)=3+eq \r(3),得c=2eq \r(2).
(1)利用正、余弦定理解三角形时,涉及边与角的余弦的积时,常用正弦定理将边化为角,涉及边的平方时,一般用余弦定理.
(2)涉及边a,b,c的齐次式时,常用正弦定理转化为角的正弦值,再利用三角公式进行变形.
【预测练1】
(多选)(2024·山东烟台三模)在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,C为钝角,且c-b=2bcos A,则下列结论中正确的是( )
A.a2=b(b+c)
B.A=2B
C.0<cos A<eq \f(1,2)
D.0<sin B<eq \f(1,2)
解析 因为c-b=2bcos A,所以由余弦定理得c-b=2b·eq \f(b2+c2-a2,2bc),因此c(c-b)=b2+c2-a2,整理得a2=b(b+c),故A选项正确;因为c-b=2bcos A,所以由正弦定理得sin C-sin B=2sin Bcos A,即sin(A+B)-sin B=2sin Bcos A,所以sin Acos B-sin Bcos A=sin B,所以sin(A-B)=sin B,由于C是钝角,所以A-B=B,即A=2B,故B选项正确;由于A=2B,且C>90°,所以0°<A<60°,0°<B<30°,因此1>cos A>eq \f(1,2),0<sin B<eq \f(1,2),故C选项错误,D选项正确.综上,正确的结论是ABD.
答案 ABD
命题点2 三角函数与解三角形
设函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))-cos2x.
(1)求函数f(x)的单调递增区间;
(2)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若B为锐角,且feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B+\f(π,6)))=-eq \f(1,2),c=2a,b=eq \r(6),求△ABC的面积S.
[解析] (1)因为f(x)=sin 2xcos eq \f(π,6)+cos 2xsin eq \f(π,6)-eq \f(1,2)cos 2x-eq \f(1,2)=eq \f(\r(3),2)sin 2x-eq \f(1,2),令-eq \f(π,2)+2kπ≤2x≤eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z),解得-eq \f(π,4)+kπ≤x≤eq \f(π,4)+kπ(k∈Z),所以f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,4)+kπ,\f(π,4)+kπ))(k∈Z).
(2)因为feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B+\f(π,6)))=eq \f(\r(3),2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2B+\f(π,3)))-eq \f(1,2)=-eq \f(1,2),所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2B+\f(π,3)))=0.因为B∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),所以2B+eq \f(π,3)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3),\f(4π,3))),则2B+eq \f(π,3)=π,解得B=eq \f(π,3).由余弦定理得cos B=eq \f(a2+c2-b2,2ac)=eq \f(5a2-6,4a2)=eq \f(1,2),解得a=eq \r(2),所以c=2eq \r(2),所以△ABC的面积S=eq \f(1,2)acsin B=eq \f(1,2)×eq \r(2)×2eq \r(2)×eq \f(\r(3),2)=eq \r(3).
解此类题的常用方法是“化简转化法”,即先用诱导公式、同角关系、倍角公式、辅助角公式等对三角函数进行巧“化简”,然后再用正、余弦定理对三角形的边、角进行互化.
【预测练2】
已知函数f(x)=sin2eq \f(x,2)-eq \r(3)sin eq \f(x,2)·cos eq \f(x,2)-eq \f(1,2).
(1)求函数y=f(x)的单调递减区间;
(2)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且满足a2-b2=accos B-eq \f(1,2)bc,求f(B)的取值范围.
解析 (1)f(x)=-eq \f(\r(3),2)sin x-eq \f(1,2)cos x=-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6))).令-eq \f(π,2)+2kπ≤x+eq \f(π,6)≤eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z,则-eq \f(2π,3)+2kπ≤x≤eq \f(π,3)+2kπ,k∈Z,所以函数y=f(x)的单调递减区间是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(2π,3)+2kπ,\f(π,3)+2kπ))(k∈Z).
(2)由a2-b2=accos B-eq \f(1,2)bc=ac·eq \f(a2+c2-b2,2ac)-eq \f(1,2)bc,得b2+c2-a2=bc,则cos A=eq \f(b2+c2-a2,2bc)=eq \f(1,2),因为0<A<π,所以A=eq \f(π,3).f(B)=-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B+\f(π,6))),因为0<B<eq \f(2π,3),eq \f(π,6)<B+eq \f(π,6)<eq \f(5π,6),则eq \f(1,2)<sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B+\f(π,6)))≤1,所以-1≤f(B)<-eq \f(1,2),所以f(B)的取值范围为eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,-\f(1,2))).
命题点3 解三角形的实际应用
(1)(2024·江苏南京六校联考)某中学校园内的红豆树已有百年历史,小明为了测量红豆树高度,他选取与红豆树根部C在同一水平面的A,B两点,在A点测得红豆树根部C在北偏西60°的方向上,沿正西方向步行40米到B处,测得树根部C在北偏西15°的方向上,树梢D的仰角为30°,则红豆树的高度为( )
A.10eq \r(6) 米
B.20eq \r(3) 米
C.eq \f(20\r(3),3) 米
D.eq \f(20\r(6),3) 米
(2)(2024·山东临沂一模)在同一平面上有相距14公里的A,B两座炮台,A在B的正东方.某次演习时,A向西偏北θ方向发射炮弹,B则向东偏北θ方向发射炮弹,其中θ为锐角,观测回报两炮弹皆命中18公里外的同一目标,接着A改向向西偏北eq \f(θ,2)方向发射炮弹,弹着点为18公里外的点M,则B炮台与弹着点M的距离为( )
A.7公里
B.8公里
C.9公里
D.10公里
[解析] (1)依题意可得如下图形:
在△ABC中,∠BAC=30°,∠ABC=105°,∠BCA=75°-30°=45°,AB=40,所以由正弦定理得:eq \f(40,sin 45°)=eq \f(BC,sin 30°),解得BC=20eq \r(2),
在Rt△BCD中,∠CBD=30°,
所以CD=BC·tan 30°=20eq \r(2)×eq \f(\r(3),3)=eq \f(20\r(6),3),则红豆树的高度为eq \f(20\r(6),3)米.故选D.
(2)依题意设炮弹第一次命中点为C,则AB=14,AC=BC=AM=18,∠CBA=∠CAB=θ,∠MAB=eq \f(θ,2),
在△ABC中,BC2=AC2+AB2-2AC·ABcos θ,
即182=182+142-2×18×14cos θ,
解得cos θ=eq \f(7,18),
所以cos θ=2cos2eq \f(θ,2)-1=eq \f(7,18),
又θ为锐角,解得cos eq \f(θ,2)=eq \f(5,6)(负值舍去),
在△ABM中,BM2=AM2+AB2-2AM·ABcos eq \f(θ,2)=182+142-2×18×14×eq \f(5,6)=100,
所以BM=10,即B炮台与弹着点M的距离为10公里.故选D.
[答案] (1)D (2)D
解三角形实际问题的步骤
【预测练3】
(2024·广东二模)在一堂数学实践探究课中,同学们用镜面反射法测量学校钟楼的高度.如图所示,将小镜子放在操场的水平地面上,人退后至从镜中能看到钟楼顶部的位置,此时测量人和小镜子的距离为a1=1.00 m,之后将小镜子前移a=6.00 m,重复之前的操作,再次测量人与小镜子的距离为a2=0.60 m,已知人的眼睛距离地面的高度为h=1.75 m,则钟楼的高度大约是( )
A.27.75 m
B.27.25 m
C.26.75 m
D.26.25 m
解析 如图,设钟楼的高度为PQ,
由△MKE∽△PQE,可得EQ=eq \f(PQ·KE,MK)=eq \f(a1·PQ,h),
由△NTF∽△PQF,可得FQ=eq \f(PQ·TF,NT)=eq \f(PQ·a2,h),
故EQ-FQ=eq \f(a1·PQ,h)-eq \f(PQ·a2,h)=a,
故PQ=eq \f(ah,a1-a2)=eq \f(6×1.75,1-0.6)=eq \f(10.5,0.4)=26.25(m),
故选D.
答案 D
1.(2024·新课标Ⅱ卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sin A+eq \r(3)cos A=2.
(1)求A;
(2)若a=2,eq \r(2)bsin C=csin 2B,求△ABC的周长.
解析 (1)解法一(辅助角法)
由sin A+eq \r(3)cos A=2,得eq \f(1,2)sin A+eq \f(\r(3),2)cos A=1,
所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A+\f(π,3)))=1.
因为0<A<π,所以eq \f(π,3)<A+eq \f(π,3)<eq \f(4π,3),
所以A+eq \f(π,3)=eq \f(π,2),故A=eq \f(π,6).
解法二(同角三角函数的基本关系法)
由sin A+eq \r(3)cos A=2,得eq \r(3)cos A=2-sin A,
两边同时平方,得3cos2A=4-4sin A+sin2A,
则3(1-sin2A)=4-4sin A+sin2A,
整理,得1-4sin A+4sin2A=0,
所以(1-2sin A)2=0,则sin A=eq \f(1,2).
因为0<A<π,所以A=eq \f(π,6)或A=eq \f(5π,6).
当A=eq \f(π,6)时,sin A+eq \r(3)cos A=2成立,符合条件;
当A=eq \f(5π,6)时,sin A+eq \r(3)cos A=2不成立,不符合条件.故A=eq \f(π,6).
(2)由eq \r(2)bsin C=csin 2B,得eq \r(2)bsin C=2csin Bcos B,由正弦定理,得eq \r(2)bc=2cbcos B,所以cos B=eq \f(\r(2),2),因为0<B<π,所以B=eq \f(π,4).
C=π-(A+B)=eq \f(7π,12),所以sin C=sin eq \f(7π,12)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)+\f(π,4)))=sin eq \f(π,3)cos eq \f(π,4)+cos eq \f(π,3)sin eq \f(π,4)=eq \f(\r(3),2)×eq \f(\r(2),2)+eq \f(1,2)×eq \f(\r(2),2)=eq \f(\r(6)+\r(2),4).
由正弦定理eq \f(a,sin A)=eq \f(b,sin B)=eq \f(c,sin C),得b=eq \f(asin B,sin A)=eq \f(2sin\f(π,4),sin\f(π,6))=2eq \r(2),c=eq \f(asin C,sin A)=eq \f(2sin\f(7π,12),sin\f(π,6))=eq \r(6)+eq \r(2).
所以△ABC的周长为a+b+c=2+eq \r(6)+3eq \r(2).
2.(2023·新课标Ⅰ卷)已知在△ABC中,A+B=3C,2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A-C))=sin
B.
(1)求sin A;
(2)设AB=5,求AB边上的高.
解析 (1)∵A+B=3C,
∴π-C=3C,即C=eq \f(π,4),
又2sin(A-C)=sin B=sin(A+C),
∴2sin Acos C-2cos Asin C=sin Acos C+cos Asin C,
∴sin Acos C=3cos Asin C,
∴sin A=3cos A,
即tan A=3,所以0<A<eq \f(π,2),
∴sin A=eq \f(3,\r(10))=eq \f(3\r(10),10).
(2)由(1)知,cos A=eq \f(1,\r(10))=eq \f(\r(10),10),
由sin B=sin(A+C)=sin Acos C+cos Asin C=eq \f(\r(2),2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3\r(10),10)+\f(\r(10),10)))=eq \f(2\r(5),5),
由正弦定理eq \f(c,sin C)=eq \f(b,sin B),
可得b=eq \f(5×\f(2\r(5),5),\f(\r(2),2))=2eq \r(10),设AB边上的高为h,
∴eq \f(1,2)AB·h=eq \f(1,2)AB·AC·sin A,
∴h=b·sin A=2eq \r(10)×eq \f(3\r(10),10)=6.
即AB边上的高为6.
$$