内容正文:
专题6-6 三角形(四边形)面积问题
题型一:三角形面积定值问题
典型例题
例题1.(24-25高二上·广东汕头·期末)已知在中,,.
(1)判断的形状,并说明理由;
(2)若点D在AB边上,且,若,求的面积.
例题2.(24-25高三下·北京·阶段练习)在中,.
(1)求B;
(2)若求边a以及的面积.
例题3.(24-25高三下·湖南长沙·开学考试)在中角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知.
(1)求C;
(2)若,且,求的面积.
精练核心考点
1.(2025·贵州安顺·模拟预测)已知的内角的对边分别为,且.
(1)求角;
(2)若,求的面积.
2.(2025·陕西渭南·一模)在中.已知.
(1)求.
(2)若点为的中点.且.求的面积.
3.(24-25高二上·湖南株洲·期末)记的内角、、的对边分别为、、,已知,,.
(1)求的值.
(2)若是锐角三角形,求的面积.
题型二:三角形面积最值问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·山东潍坊·期末)在中,角,,所对的边分别为,,,是上的点,平分,,且,则面积的最小值是( )
A.4 B. C.8 D.
例题2.(24-25高二上·湖南常德·期末)在中,内角,,对应的边分别为,,,.
(1)求角的大小;
(2)若,求面积的最大值.
例题3.(24-25高二上·湖北·阶段练习)的内角,,的对边分别为,,,已知向量,,满足
(1)求;
(2)若角的平分线交边于点,长为2,求的面积的最小值.
精练核心考点
1.(24-25高三上·广东深圳·期末)在等边三角形的三边上各取一点,,,满足,,,则三角形的面积的最大值是 .
2.(24-25高三上·内蒙古包头·期末)在中,若,且,则面积的最大值为 .
3.(24-25高二上·广东阳江·阶段练习)在中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,其中,,且.
(1)求的值;
(2)若的外接圆半径为5,求面积的最大值.
题型三:四边形面积问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·江西萍乡·期中)如图,在平面四边形中,,,,.
(1)求四边形的周长;
(2)求四边形的面积.
例题2.(2024·山东济南·二模)如图,在平面四边形ABCD中,,,,.
(1)若,,求的大小;
(2)若求四边形ABCD面积的最大值.
例题3.(23-24高三上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)2023年8月27日,哈尔滨马拉松在哈尔滨音乐公园音乐长廊鸣枪开跑,比赛某补给站平面设计图如图所示,根据需要,在设计时要求,,
(1)若,,求的值;
(2)若,四边形ABCD面积为4,求的值.
精练核心考点
1.(23-24高一下·重庆·期中)已知的内角所对的边分别为,设向量,.且.
(1)求角;
(2)若,在内部取一点(不含边界),使得,,四边形的面积为,求的大小.
2.(2024高三·全国·专题练习)如图,在四边形中,,.
(1)求;
(2)若,,,,求四边形的面积.
3.(24-25高三上·河南·阶段练习)在中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且,,.
(1)求a;
(2)如图,D是外一点(D与A在直线BC的两侧),且,,求四边形ABDC的面积.
题型四:三角形面积范围问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·贵州黔南·期末)在①,②,③这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解决该问题.
问题:已知锐角三角形的内角、、的对边分别为、、,______.
(1)求;
(2)若,求面积的取值范围.
例题2.(23-24高三上·辽宁·期末)的内角的对边分别为,,.设.
(1)求A;
(2)若为锐角三角形,且,求面积的取值范围.
例题3.(23-24高三上·福建龙岩·期中)在中,角,,所对的边分别为,,,已知.
(1)证明:;
(2)若是钝角,,求面积的取值范围.
精练核心考点
1.(23-24高二上·湖南·期中)已知锐角三角形中,角、、所对的边分别为、、,向量,,且.
(1)求角的大小;
(2)若,求面积的取值范围.
2.(24-25高三上·福建福州·阶段练习)在中,a,b,c分别为内角A,B,C的对边,.
(1)求角A的大小;
(2)若是锐角三角形,,求面积的取值范围.
3.(24-25高一下·黑龙江大庆·期末)已知锐角的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,,.
(1)求角B;
(2)求面积的取值范围.
题型五:锐角三角形问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·湖南长沙·阶段练习)记锐角三角形的内角的对边分别为,的面积为,已知.
(1)求角;
(2)若,求的取值范围.
例题2.(24-25高三上·上海·阶段练习)已知,,分别为三个内角,,的对边,且.
(1)求;
(2)若,且是锐角三角形,求的最大值.
例题3.(24-25高二上·山西·开学考试)已知的三个内角的对边分别为,且.
(1)证明:;
(2)若,求的面积;
(3)若为锐角三角形,当取得最小值时,求的值.
精练核心考点
1.(2024·全国·模拟预测)在锐角三角形中,内角,,的对边分别为,,,.
(1)求;
(2)若的面积为,判断的形状.
2.(24-25高二上·四川绵阳·阶段练习)的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知.
(1)求角A的大小;
(2)若,,求的面积;
(3)若为锐角三角形,且外接圆直径为,求角取何值时,有最小值,并求出最小值.
3.(24-25高三上·浙江·开学考试)在中,内角所对的边分别为,满足.
(1)若,求;
(2)若是锐角三角形,且,求的取值范围.
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专题6-6 三角形(四边形)面积问题
题型一:三角形面积定值问题
典型例题
例题1.(24-25高二上·广东汕头·期末)已知在中,,.
(1)判断的形状,并说明理由;
(2)若点D在AB边上,且,若,求的面积.
【答案】(1)直角三角形,理由见解析;
(2).
【知识点】三角形面积公式及其应用、余弦定理解三角形、用和、差角的正弦公式化简、求值、正弦定理边角互化的应用
【分析】(1)利用正弦定理角化边,再利用余弦定理求出角,然后利用和角的正弦求出角即可.
(2)由(1)的信息,利用余弦定理、三角形面积公式计算得解.
【详解】(1)在中,由及正弦定理,得,
由余弦定理得,而,解得,
,于是,
又,则,所以是直角三角形.
(2)令,由(1)知,,由,得,
在中,由余弦定理得,
即,整理得,
所以的面积.
例题2.(24-25高三下·北京·阶段练习)在中,.
(1)求B;
(2)若求边a以及的面积.
【答案】(1)
(2),
【知识点】正弦定理边角互化的应用、余弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用
【分析】(1)由利用正弦定理以及两角差的正弦公式化简,可得,进而可求B的值;
(2)由结合(1)利用余弦定理可求a的值,再利用三角形面积公式可求的面积.
【详解】(1)由正弦定理得 ,
又 ,
所以 ,
即 ,
,
得 ,所以 .
(2)由余弦定理 得
即 ,
解得 或 (舍),
所以
例题3.(24-25高三下·湖南长沙·开学考试)在中角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知.
(1)求C;
(2)若,且,求的面积.
【答案】(1);
(2).
【知识点】正弦定理边角互化的应用、三角形面积公式及其应用、用和、差角的正弦公式化简、求值、余弦定理边角互化的应用
【分析】(1)由余弦边角关系且,结合已知可得,再由正弦边角关系化简整理求C;
(2)根据(1)及已知可得,进而求其正余弦值,应用正弦定理、差角正弦公式求得,,最后应用三角形面积公式求面积.
【详解】(1)由,即,
所以,
而,
又,且,
所以,显然,
所以,而,则.
(2)由(1)知,则,
所以,故,,
则,,
所以.
精练核心考点
1.(2025·贵州安顺·模拟预测)已知的内角的对边分别为,且.
(1)求角;
(2)若,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理边角互化的应用、三角形面积公式及其应用、辅助角公式、正弦定理解三角形
【分析】(1)根据条件,利用正弦定理边转角得,再利用辅助角公式及特殊角的三角函数值,即可求解;
(2)利用正弦定理得,再结合(1)中结果,求得,再利用面积公式,即可求解.
【详解】(1)因为,所以,
即,得到,
又,则,所以,解得.
(2)由(1)知,又,所以,
又,所以,
又,
所以.
2.(2025·陕西渭南·一模)在中.已知.
(1)求.
(2)若点为的中点.且.求的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理边角互化的应用、三角形面积公式及其应用、余弦定理解三角形
【分析】(1)利用正弦定理角化边可得,再利用余弦定理可得答案.
(2)在,由余弦定理可得,先求出,由三角形面积公式可求得△ABC的面积.
【详解】(1)因为.所以,
设.
则由余弦定理得;
(2)在中..
由余弦定理得.
即.解得.
又
故.
3.(24-25高二上·湖南株洲·期末)记的内角、、的对边分别为、、,已知,,.
(1)求的值.
(2)若是锐角三角形,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用、已知两角的正、余弦,求和、差角的正弦、余弦定理解三角形
【分析】(1)利用正弦定理可得出的值;
(2)解法一:利用同角三角函数的基本关系求出、,由结合两角和的正弦公式可求出的值,再利用三角形的面积公式可求得的面积;
解法二:利用同角三角函数的基本关系求出的值,利用余弦定理可得出关于的方程,求出的值,再利用三角形的面积公式即可求得的面积.
【详解】(1)因为的内角、、的对边分别为、、,,,,
由正弦定理的得.
(2)解法一:因为为锐角三角形,由得,
同理可得,
所以,,
所以,.
解法二:因为为锐角三角形,由可得,
由余弦定理得,即,整理可得,
因为,解得,故.
题型二:三角形面积最值问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·山东潍坊·期末)在中,角,,所对的边分别为,,,是上的点,平分,,且,则面积的最小值是( )
A.4 B. C.8 D.
【答案】B
【知识点】正弦定理解三角形、基本(均值)不等式的应用、三角形面积公式及其应用、已知三角函数值求角
【分析】由正弦定理得到,求出,由三角形面积公式得,,,根据,求出,由基本不等式,得到,从而求出面积最小值.
【详解】,由正弦定理得,
因为,所以,故,
所以,
因为,所以,
平分,故,
由三角形面积公式得,
,,
因为,所以,
即,
由基本不等式得,
故,解得,当且仅当时,等号成立,
故.
故选:B
例题2.(24-25高二上·湖南常德·期末)在中,内角,,对应的边分别为,,,.
(1)求角的大小;
(2)若,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2).
【知识点】正弦定理边角互化的应用、三角形面积公式及其应用、余弦定理解三角形、基本不等式求积的最大值
【分析】(1)利用正弦定理把边化成角可得,再利用和差公式及辅助角公式可得,结合角的范围即可求解.
(2)利用余弦定理及基本不等式,结合三角形的面积公式即可求解.
【详解】(1),
,
,
,
.
,,
.
,,.
(2),
由余弦定理知,
当且仅当时等号成立,所以.
,所以面积的最大值为.
例题3.(24-25高二上·湖北·阶段练习)的内角,,的对边分别为,,,已知向量,,满足
(1)求;
(2)若角的平分线交边于点,长为2,求的面积的最小值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】三角形面积公式及其应用、余弦定理解三角形、由坐标判断向量是否共线、基本不等式求和的最小值
【分析】(1)由得出等式,再由正、余弦定理即可解出;
(2)把的面积用等积法表示可得关系,再利用基本不等式得出bc的最小值,即得面积最小值.
【详解】(1)因为,所以,
由正弦定理得,所以,
所以,
因为,故.
(2)因为平分,,
,
,
即,,
由基本不等式可得,得,
当且仅当时取等号,
,
即的面积的最小值为.
精练核心考点
1.(24-25高三上·广东深圳·期末)在等边三角形的三边上各取一点,,,满足,,,则三角形的面积的最大值是 .
【答案】
【知识点】正弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用、求含sinx(型)函数的值域和最值
【分析】由勾股定理得到,设,,由正弦定理得到,,故,其中,故,则.
【详解】因为,,,所以,
设,,
则,,,
在中由正弦定理,即,
所以,
在中由正弦定理,即,
所以,所以
(其中),
所以,则,
即三角形的面积的最大值是.
故答案为:
2.(24-25高三上·内蒙古包头·期末)在中,若,且,则面积的最大值为 .
【答案】
【知识点】三角形面积公式及其应用、基本不等式求积的最大值、正弦定理边角互化的应用、余弦定理解三角形
【分析】先由正弦定理化角为边,再利用余弦定理求出,然后由余弦定理结合基本不等式得范围,最后由面积公式求最值即可.
【详解】根据题意,,
由正弦定理角化边为:,
再由余弦定理得:,
因为,所以,又,
由余弦定理,即,
因为,所以,即,
当且仅当时等号成立,
故的面积,
所以面积的最大值为.
故答案为:.
3.(24-25高二上·广东阳江·阶段练习)在中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,其中,,且.
(1)求的值;
(2)若的外接圆半径为5,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)32
【知识点】正弦定理解三角形、余弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用、基本不等式求积的最大值
【分析】(1)根据向量数量积公式得到方程,由正弦定理和,得到,结合同角三角函数关系得到方程,求出;
(2)利用正弦定理得到,由余弦定理和基本不等式求出,从而得到面积的最大值.
【详解】(1),
由正弦定理得,
又,
故,
即,
又,故,故,
又,故,
又,故,解得;
(2)由正弦定理得,
由(1)知,,
所以,
又,,
由余弦定理得,
所以,
由基本不等式得,故,解得,
当且仅当时,等号成立,
故,
故面积的最大值为32.
题型三:四边形面积问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·江西萍乡·期中)如图,在平面四边形中,,,,.
(1)求四边形的周长;
(2)求四边形的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】余弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用、几何图形中的计算
【分析】(1)先根据二倍角公式得到,再根据余弦定理得到及的值,即可求得周长;
(2)根据三角形面积公式得到的面积,即可求得结果
【详解】(1)因为,,
所以,
在中,由余弦定理得,
所以,
在中,由余弦定理得,
所以,解得,
所以四边形的周长为;
(2)因为,所以,
所以,
因为,所以,
所以,
所以四边形的面积为.
例题2.(2024·山东济南·二模)如图,在平面四边形ABCD中,,,,.
(1)若,,求的大小;
(2)若求四边形ABCD面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理解三角形、余弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用
【分析】(1)在中,利用余弦定理可得,由等腰三角形可得,然后在中利用正弦定理即可求解;
(2)利用勾股定理求得,然后四边形面积分成即可求解.
【详解】(1)在中,,,所以,
由余弦定理可得,,即,
又,所以,
在中,由正弦定理可得,得,
因为,所以,所以.
(2)在中,,所以,
所以,四边形ABCD的面积
,
当时,,即四边形ABCD面积的最大值为.
例题3.(23-24高三上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)2023年8月27日,哈尔滨马拉松在哈尔滨音乐公园音乐长廊鸣枪开跑,比赛某补给站平面设计图如图所示,根据需要,在设计时要求,,
(1)若,,求的值;
(2)若,四边形ABCD面积为4,求的值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理解三角形、余弦定理解三角形、逆用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】(1)中求出BD,在中,由正弦定理求出,根据即可求;
(2)在、中,分别由余弦定理求出,两式相减可得与的关系式;又由的与的关系式;两个关系式平方后相加即可求出﹒
【详解】(1)在中,∵,则
∴.
在中,由正弦定理得,,
∴.
由,得,
∴,
∴.
(2)在、中,由余弦定理得,
,
,
从而①,
由得,
②,
得,,
即,
∴.
精练核心考点
1.(23-24高一下·重庆·期中)已知的内角所对的边分别为,设向量,.且.
(1)求角;
(2)若,在内部取一点(不含边界),使得,,四边形的面积为,求的大小.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理边角互化的应用、三角形面积公式及其应用、辅助角公式、余弦定理解三角形
【分析】(1)根据条件得到,由正弦定理角转边得到,即可求出结果;
(2)设,利用面积公式得到,再利用余弦定理得到,从而有,得到四边形的面积为,再根据条件,即可求出结果.
【详解】(1)因为,,且,
所以,得到,
整理得到,又由余弦定理得,
所以,又,所以.
(2)因为,,如图,设,
则,
在中,由余弦定理得,
又由(1)知,所以是等边三角形,所以,
所以四边形的面积为,
由题意有,得到,
即,又,得到,所以,
得到.
2.(2024高三·全国·专题练习)如图,在四边形中,,.
(1)求;
(2)若,,,,求四边形的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】三角函数的化简、求值——诱导公式、三角形面积公式及其应用、正弦定理解三角形、余弦定理解三角形
【分析】(1)利用诱导公式和二倍角公式化简得,再由判断得,即可求解得;
(2)由余弦定理求得的值,再由正弦定理以及,可得的值,然后计算和面积的和即可.
【详解】(1)因为,所以,
所以可化为,
由二倍角公式可得.
因为,所以,所以,
所以,解得.
(2)在中,,,,
由余弦定理得,
即,
所以.
在中,由正弦定理,得,所以.
又因为,所以.
又因为,所以,从而,所以,
因此四边形的面积.
3.(24-25高三上·河南·阶段练习)在中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且,,.
(1)求a;
(2)如图,D是外一点(D与A在直线BC的两侧),且,,求四边形ABDC的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理解三角形、余弦定理解三角形、用和、差角的正切公式化简、求值、三角形面积公式及其应用
【分析】(1)首先根据两角和的正切公式求,即求角,再根据余弦定理求解;
(2)根据诱导公式求解,以及两角和的三角函数求,再根据正弦定理求,最后根据面积公式,即可求解.
【详解】(1)由条件可知,,
所以,所以,即,
所以,
则,
所以;
(2),
,,
,
中,,即,
所以,,
所以四边形的面积为.
题型四:三角形面积范围问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·贵州黔南·期末)在①,②,③这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解决该问题.
问题:已知锐角三角形的内角、、的对边分别为、、,______.
(1)求;
(2)若,求面积的取值范围.
【答案】(1)条件选择见解析,
(2)
【知识点】正弦定理边角互化的应用、求三角形面积的最值或范围、用和、差角的余弦公式化简、求值、二倍角的余弦公式
【分析】(1)选①:利用诱导公式和二倍角的余弦公式可得出关于的方程,解出的值,结合角的取值范围可得出角的值;
选②:利用正弦定理结合两角差的余弦公式化简得出的值,结合角的取值范围可得出角的值;
选③:利用正弦定理结合三角恒等变换化简得出,结合角的取值范围可得出角的值;
(2)由正弦定理结合三角恒等变换化简得出,求出角的取值范围,可求得的取值范围,再利用三角形的面积公式可求得面积的取值范围.
【详解】(1)若选择①.由,得,
所以,所以,解得或.
又因为,故.
若选择②.
由正弦定理得.
又因为,所以,所以,
即,整理可得,解得.
又因为,故.
若选择③:.
由正弦定理得.
又因为,所以,所以,即.
可得,
又因为,所以,所以,故.
(2)由(1)可知,且,由正弦定理及,
可得.
又因为在锐角三角形中,,所以,
故,所以.
所以面积,所以,
所以面积的取值范围是.
例题2.(23-24高三上·辽宁·期末)的内角的对边分别为,,.设.
(1)求A;
(2)若为锐角三角形,且,求面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理解三角形、求含sinx(型)函数的值域和最值、求三角形面积的最值或范围、余弦定理解三角形
【分析】(1)利用正弦定理和余弦定理得到,结合,求出;
(2)由正弦定理得到,表达出,利用为锐角三角形,求出,从而得到,.
【详解】(1)变形为,
由正弦定理得:,
由余弦定理得:,
因为,所以;
(2)由正弦定理得:,
故,
故
,
因为为锐角三角形,所以,,
解得:,
故,,
则.
例题3.(23-24高三上·福建龙岩·期中)在中,角,,所对的边分别为,,,已知.
(1)证明:;
(2)若是钝角,,求面积的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【知识点】余弦定理解三角形、求三角形面积的最值或范围、正弦定理边角互化的应用
【分析】(1)利用正弦定理将角化边,再由余弦定理得到,再由正弦定理将边化角,再由两角和的正弦公式计算可得;
(2)依题意求出的取值范围,再由正弦定理得到,由面积公式及同角三角函数的基本关系得到,再根据函数的性质计算可得.
【详解】(1)解:因为,由正弦定理得,
由,
得.
所以,
,
或(舍去),
.
(2)解:由条件得,解得,
,,,
.
的面积
=
=,
,.
又因为函数在上单调递减,所以,
所以,所以,
,则面积的取值范围为.
精练核心考点
1.(23-24高二上·湖南·期中)已知锐角三角形中,角、、所对的边分别为、、,向量,,且.
(1)求角的大小;
(2)若,求面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理边角互化的应用、求三角形面积的最值或范围、利用向量垂直求参数
【分析】(1)由已知可得出,利用正弦定理化简可得出的值,结合角为锐角可得角的值;
(2)利用正弦定理结合两角和的正弦公式可得出,求出角的取值范围,可求得的取值范围,再利用三角形的面积公式可求得面积的取值范围.
【详解】(1)解:由已知可得,由正弦定理可得,
、均为锐角,则,故,因此,.
(2)解:由(1)可知,,故,又因为,
所以,
又因为,,所以,故,
即有,则,
又由.
所以面积的取值范围是.
2.(24-25高三上·福建福州·阶段练习)在中,a,b,c分别为内角A,B,C的对边,.
(1)求角A的大小;
(2)若是锐角三角形,,求面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】正弦定理边角互化的应用、三角恒等变换的化简问题、求三角形面积的最值或范围、三角形面积公式及其应用
【分析】(1)利用正弦定理结合两角和差化积公式转化条件得,进而求得解;
(2)由题意,由正弦定理结合得,根据为锐角三角形求得,即可求得,即可得解.
【详解】(1)由正弦定理得
即
又
所以
即
又,,
即,即
又,,即
(2)由题意得:,
由正弦定理得:,
又 为锐角三角形,∴,
故,∴,∴,
从而.
所以面积的取值范围是
3.(24-25高一下·黑龙江大庆·期末)已知锐角的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,,.
(1)求角B;
(2)求面积的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【知识点】二倍角的余弦公式、求三角形面积的最值或范围、正弦定理边角互化的应用、三角形面积公式及其应用
【分析】(1)利用正弦定理边化角,再利用诱导公式、二倍角的正弦公式化简,计算作答.
(2)利用正弦定理将a表示为角的函数,再利用三角形面积公式结合三角恒等变换求解作答.
【详解】(1)在锐角中,由正弦定理及得:,
而,则,又,,因此,即,
所以.
(2)在锐角中,由(1)知,,有,令,则,,
由正弦定理得,的面积
,
由得,,于是得,
所以面积的取值范围是.
【点睛】思路点睛:求三角形面积的最大值或范围,一是找到边之间的关系,利用基本不等式求解,二是利用正弦定理,转化为关于某个角的函数,利用函数思想求解.
题型五:锐角三角形问题
典型例题
例题1.(24-25高三上·湖南长沙·阶段练习)记锐角三角形的内角的对边分别为,的面积为,已知.
(1)求角;
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】三角形面积公式及其应用、余弦定理解三角形、正弦定理边角互化的应用
【分析】(1)根据已知结合余弦定理可得,然后利用二倍角公式求出结果;
(2)先确定的取值范围,并得到,再用三角恒等变换求出取值范围.
【详解】(1)由于,故.
所以,即.
故,此即,所以,故.
(2)因为,所以.
由于是锐角三角形,故,,所以的取值范围是,故的取值范围是.
故的取值范围是.
而.
所以的取值范围是.
例题2.(24-25高三上·上海·阶段练习)已知,,分别为三个内角,,的对边,且.
(1)求;
(2)若,且是锐角三角形,求的最大值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】三角恒等变换的化简问题、正弦定理边角互化的应用、求含sinx(型)函数的值域和最值
【分析】(1)利用正弦定理将边化角,再由两角和的正弦公式计算可得;
(2)由正弦定理可得,,从而将转化为关于的三角函数,最后由辅助角公式及正弦函数的性质计算可得.
【详解】(1)因为,由正弦定理可得,
又,
所以,
即,又,所以,
又,所以;
(2)由正弦定理,
所以,,
则
,
其中,
又,所以当时取得最大值.
例题3.(24-25高二上·山西·开学考试)已知的三个内角的对边分别为,且.
(1)证明:;
(2)若,求的面积;
(3)若为锐角三角形,当取得最小值时,求的值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)
【知识点】正弦定理边角互化的应用、正弦定理解三角形
【分析】(1)利用同角三角函数的平方关系、三角形内角和及正弦定理化简条件等式为,根据正弦的和差公式化简得即可;
(2)先根据角的关系求出,作三角形的高,利用锐角三角函数解三角形即可求面积;
(3)利用正弦的和角公式及正弦定理化简,利用基本不等式计算即可.
【详解】(1)易知,
整理得,
即,
所以,
因为,
所以,即,
所以,证毕;
(2)
由(1)知,则,
如图所示作,垂足为D,
由题意知,
根据勾股定理有,且,
所以,故;
(3)由(1)知
,
根据正弦定理知:
又为锐角三角形,即,
则,
所以,当且仅当,
即时取得最小值.
精练核心考点
1.(2024·全国·模拟预测)在锐角三角形中,内角,,的对边分别为,,,.
(1)求;
(2)若的面积为,判断的形状.
【答案】(1)
(2)等边三角形
【知识点】三角形面积公式及其应用、余弦定理解三角形、正弦定理边角互化的应用
【分析】(1)利用正、余弦定理及三角恒等变换等化简题中等式,得到角的关系式,结合角的范围得到的值;
(2)利用余弦定理、三角形面积公式得到,之间的关系式,从而可得,进而判断的形状.
【详解】(1)因为,由正弦定理、余弦定理可得,
所以,所以,即,
因为,所以,所以.
因为,所以.
(2)由(1)知,所以由余弦定理得,
即①.
又的面积为,所以②.
由①②,得,则,所以,
因为,所以为等边三角形.
2.(24-25高二上·四川绵阳·阶段练习)的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知.
(1)求角A的大小;
(2)若,,求的面积;
(3)若为锐角三角形,且外接圆直径为,求角取何值时,有最小值,并求出最小值.
【答案】(1)
(2)
(3);
【知识点】余弦定理解三角形、三角形面积公式及其应用、基本不等式求和的最小值、正弦定理边角互化的应用
【分析】(1)由正弦定理化边为角,结合两角和的正弦公式与内角和定理可得;
(2)由已知结合余弦定理可得,又由与的值代入可得,再由三角形面积公式可得;
(3)由正弦定理得,化边为角化简可得,由锐角三角形得的范围,再利用基本不等式求最值可得.
【详解】(1)由及正弦定理得:
,
因为,
所以,又,,
,又,故;
(2)由余弦定理,
又,所以,
所以,
由可得,
故的面积;
(3)由正弦定理可知,
故,且,
因为是锐角三角形,
所以,解得,
所以,
令,
由基本不等式可知,
当且仅当时,,即最小值为;
故当时,有最小值,最小值为.
3.(24-25高三上·浙江·开学考试)在中,内角所对的边分别为,满足.
(1)若,求;
(2)若是锐角三角形,且,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】三角恒等变换的化简问题、求cosx(型)函数的值域、正弦定理边角互化的应用
【分析】(1)根据利用正弦定理结合三角恒等变换可得,结合即可得结果;
(2)由锐角三角形可得,利用正弦定理运算求解即可.
【详解】(1)因为,由正弦定理可得,
则,
整理得,
因为,则,则,即,
由,得,则,.
(2)因为是锐角三角形,则,解得,
则,
由正弦定理得,得,
可得,所以的取值范围为.
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