内容正文:
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2课时 正弦定理(二)
(教师独具内容)
课程标准:掌握正弦定理及其应用.
教学重点:利用正弦定理进行边角互化解决解三角形问题.
教学难点:正弦定理与外接圆半径的关系.
核心素养:通过边角互化解三角形,培养逻辑推理素养和数学运算素养.
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
2R
2RsinA
2RsinB
2RsinC
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【感悟提升】 边角互化是正弦定理非常重要的应用,需要在解题过程中将条件中的边角关系转化为角的关系或边的关系,一般来说,当条件中齐次特征明显时,常进行边角互化来解题.
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在△ABC中,若sinA=2sinBcosC,且sin2A=sin2B+sin2C,试判断△ABC的形状.
题型二 判断三角形的形状
解 解法一:∵A,B,C为三角形的内角,
∴A=π-(B+C),∴sinA=sin(B+C)=sinBcosC+cosBsinC.
∵sinA=2sinBcosC,
∴sinBcosC-cosBsinC=0,即sin(B-C)=0.
∵-π<B-C<π,∴B-C=0,∴B=C,
∴A=π-2B,∴sin2A=sin22B.
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【感悟提升】 判断三角形形状的方法及常见结论
(1)判断三角形的形状,可以从三边的关系入手,也可以从三个内角的关系入手,从条件出发,利用正弦定理进行代换、转化,呈现出边与边的关系或求出角与角的关系或大小,从而作出准确判断.
(2)利用正弦定理把已知条件转化为内角的三角函数间的关系,通过三角恒等变换得出内角的关系,从而判断出三角形的形状,此时要注意应用A+B+C=π这个结论.在等式变形中,一般两边不要约去公因式,应移项提取公因式,以免漏解.
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(3)判断三角形形状的常见结论
①若sin2A+sin2B=sin2C,则C=90°,△ABC为直角三角形;
②若sinA=sinB或sin(A-B)=0,则A=B,△ABC为等腰三角形;
③若sin2A=sin2B,则A=B或A+B=90°,△ABC为等腰三角形或直角三角形.
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【跟踪训练】
2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若c-acosB=(2a-b)cosA,则△ABC的形状是( )
A.等腰三角形 B.直角三角形
C.等腰直角三角形 D.等腰三角形或直角三角形
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题型三 利用正弦定理证明恒等式
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【感悟提升】 证明三角形中的恒等式的方法
与证明一般的三角恒等式类似,可从左边证到右边,也可从右边证到左边,也可左右归一.
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题型四 利用正弦定理求范围或最值
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【感悟提升】 解决取值范围或最值问题的思路
(1)利用正弦定理厘清三角形中基本量间的关系或求出某些量.
(2)将要求最值或取值范围的量表示成某一变量的函数,从而转化为求函数的值域或最值的问题.
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2.设△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a2sinBsinC=4sinA,则△ABC的面积为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
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4.△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知bsinA+acosB=0,则B=____.
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5.在△ABC中,求证:a2sin2B+b2sin2A=2absinC.
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基础题(占比50%) 中档题(占比40%) 拔高题(占比10%)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
难度 ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★★ ★
对点 利用正弦定理判断三角形形状 利用正弦定理及两角和公式求角 利用三角形面积公式求边 利用正弦定理的推论求角的正弦值 利用正弦定理与三角恒等变换公式求角 由正弦定理及三角形形状求边的范围 求三角形外接圆的半径;判断三角形形状;判断三角形解的个数;判断三角不等式 用正弦定理边化角,求三角形面积
题号 9 10 11 12 13 14 15 16
难度 ★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★★
对点 由正弦定理求比值 由三角形面积公式及正弦定理求边的范围 利用正弦定理与三角恒等变换公式证明等式 利用正弦定理与三角恒等变换公式证明角的关系;由三角形面积公式求角 利用正弦定理与同角三角函数的基本关系求角,利用均值不等式求面积的最大值 利用正弦定理及均值不等式求角 利用正弦定理与三角恒等变换公式求角;利用正弦定理边角转化求三角形周长 利用正弦定理边化角,结合三角形内角的关系求角;由正弦定理及角的范围求面积的取值范围
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二、多选题
6.在锐角三角形ABC中,BC=1,B=2A,则AC的值可能是( )
A.1.3 B.1.5
C.1.7 D.1.9
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解:(1)证明:由正弦定理,得sinB+sinC=2sinAcosB,
即sinB+sin(A+B)=sinB+sinAcosB+cosAsinB=2sinAcosB,
于是sinB=sin(A-B).
又A,B∈(0,π),所以0<A-B<π,
所以B=π-(A-B)或B=A-B,
因此A=π(舍去)或A=2B,所以A=2B.
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R
知识点 正弦定理的推论
△ABC三个内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,△ABC外接圆的半径为R.
1.eq \f(a,sinA)=eq \f(b,sinB)=eq \f(c,sinC)=_______.
2.a=_________,b=__________,c=___________.
3.sinA=_______,sinB=_______,sinC=_______.
eq \f(a,2R)
eq \f(b,2R)
eq \f(c,2R)
[拓展] 正弦定理的变形
(1)a∶b∶c=sinA∶sinB∶sinC.
(2)eq \f(a,sinA)=eq \f(b,sinB)=eq \f(c,sinC)=eq \f(a+b+c,sinA+sinB+sinC).
1.(正弦定理的推论)已知△ABC外接圆的半径是2,A=60°,则BC=______.
2.(正弦定理边化角求角)在△ABC中,若eq \r(3)a=2bsinA,则B=______.
3.(正弦定理的推论求值)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,△ABC外接圆的半径为2,则eq \f(a+b+c,sinA+sinB+sinC)=______.
2eq \r(3)
eq \f(π,3)或eq \f(2π,3)
题型一 边角互化解三角形
(2)
已知a,b,c分别是△ABC的内角A,B,C的对边,若△ABC的周长为2(+1),且sinB+sinC=eq \r(2)sinA,则a=( )
A.eq \r(2)
B.2
C.4
D.2eq \r(2)
解析 ∵sinB+sinC=eq \r(2)sinA,∴b+c=eq \r(2)a,又△ABC的周长为2(eq \r(2)+1),∴b+c+a=eq \r(2)a+a=2(eq \r(2)+1),解得a=2.
【跟踪训练】
1.△ABC的三个内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,asinAsinB+bcos2A=eq \r(2)a,则eq \f(b,a)=( )
A.2eq \r(3)
B.2eq \r(2)
C.eq \r(3)
D.eq \r(2)
解析:∵asinAsinB+bcos2A=eq \r(2)a,∴由正弦定理得sin2AsinB+sinBcos2A=eq \r(2)sinA,∴sinB·(sin2A+cos2A)=sinB=eq \r(2)sinA,∴eq \f(b,a)=eq \f(sinB,sinA)=eq \r(2).
∵sin2A=sin2B+sin2C=2sin2B,∴sin22B=2sin2B,∴2sinBcosB=eq \r(2)sinB.
∵sinB≠0,∴cosB=eq \f(\r(2),2),∴B=eq \f(π,4),∴C=eq \f(π,4),A=eq \f(π,2).
∴△ABC为等腰直角三角形.
解法二:由正弦定理,得eq \f(a,sinA)=eq \f(b,sinB)=eq \f(c,sinC).
∵sin2A=sin2B+sin2C,∴a2=b2+c2,∴A=eq \f(π,2),B+C=eq \f(π,2).
∵sinA=2sinBcosC,即sinA=2sinBcoseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-B)),∴1=2sin2B,
∵A=eq \f(π,2),∴B∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),∴sinB=eq \f(\r(2),2),∴B=eq \f(π,4),∴C=eq \f(π,2)-B=eq \f(π,4),∴B=C,
∴△ABC为等腰直角三角形.
解析:已知c-acosB=(2a-b)cosA,由正弦定理得sinC-sinAcosB=2sinAcosA-sinBcosA,所以sin(A+B)-sinAcosB=2sinAcosA-sinBcosA,即cosA(sinB-sinA)=0,所以cosA=0或sinB=sinA.又A,B∈(0,π),所以A=eq \f(π,2)或A=B或A+B=π(舍去).故选D.
(a2-b2,c2)INCLUDEPICTURE"灰例3.TIF"
INCLUDEPICTURE "E:\\杨楠\\课件\\551数学(必修第四册导学案(B版\\灰例3.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "E:\\张伟\\PPT\\551数学\\灰例3.TIF" \* MERGEFORMATINET
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在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,求证:=eq \f(sin(A-B),sinC).
证明 根据正弦定理,得左边=eq \f(sin2A-sin2B,sin2C)
=eq \f(\f(1-cos2A,2)-\f(1-cos2B,2),sin2C)=eq \f(cos2B-cos2A,2sin2C)
=eq \f(cos[(B+A)+(B-A)]-cos[(B+A)-(B-A)],2sin2C)
=eq \f(-2sin(B+A)sin(B-A),2sin2C)=eq \f(2sinCsin(A-B),2sin2C)=eq \f(sin(A-B),sinC)=右边,
故原式成立.
【跟踪训练】
3.在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,求证:eq \f(a2-b2,cosA+cosB)+eq \f(b2-c2,cosB+cosC)+eq \f(c2-a2,cosC+cosA)=0.
证明:∵eq \f(a,sinA)=eq \f(b,sinB)=eq \f(c,sinC)=2R(R为三角形外接圆的半径),
∴eq \f(a2-b2,cosA+cosB)=eq \f(4R2sin2A-4R2sin2B,cosA+cosB)
=eq \f(4R2[(1-cos2A)-(1-cos2B)],cosA+cosB)
=eq \f(4R2(cos2B-cos2A),cosA+cosB)=4R2(cosB-cosA).
同理,eq \f(b2-c2,cosB+cosC)=4R2(cosC-cosB),eq \f(c2-a2,cosC+cosA)=4R2(cosA-cosC).
∴eq \f(a2-b2,cosA+cosB)+eq \f(b2-c2,cosB+cosC)+eq \f(c2-a2,cosC+cosA)
=4R2(cosB-cosA+cosC-cosB+cosA-cosC)=0,
∴原式成立.
A.[3eq \r(3),6]
B.(2,4eq \r(3))
C.(3eq \r(3),4eq \r(3)]
D.(3,6]
解析:由已知和正弦定理,得eq \f(AC,sinB)=eq \f(AB,sinC)=eq \f(BC,sinA)=eq \f(3,\f(\r(3),2))=2eq \r(3),∴AC=2eq \r(3)sinB,AB=2eq \r(3)·sinC,∴AC+AB=2eq \r(3)(sinB+sinC)=2eq \r(3)[sinB+sin(120°-B)]=2eq \r(3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sinB+\f(\r(3),2)cosB+\f(1,2)sinB))=2eq \r(3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)sinB+\f(\r(3),2)cosB))=6eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)sinB+\f(1,2)cosB))=6sin(B+30°).∵0°<B<120°,∴30°<B+30°<150°,∴eq \f(1,2)<sin(B+30°)≤1,∴3<6sin(B+30°)≤6,∴3<AC+AB≤6.
【跟踪训练】
4.(2024·辽宁部分学校高一期末)已知锐角三角形ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且sinA(1+cosB)=sinBcosA.
(1)求A的取值范围;
(2)求eq \f(2a,a+c)的取值范围.
解:(1)由题意得sinA=sinBcosA-cosBsinA=sin(B-A),
所以A=B-A+2kπ或A+B-A=π+2kπ,k∈Z,
所以2A=B+2kπ或B=π+2kπ,k∈Z,
由于A,B,C为锐角三角形ABC的内角,所以B=2A.
因为△ABC是锐角三角形,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(0<A<\f(π,2),,0<B=2A<\f(π,2),,0<C=π-3A<\f(π,2),))得A∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6),\f(π,4))).
(2)由正弦定理得eq \f(2a,a+c)=eq \f(2sinA,sinA+sinC)=eq \f(2sinA,sinA+sin(A+B))
=eq \f(2sinA,sinA+sinAcosB+cosAsinB)=eq \f(2sinA,sinA+sinAcos2A+cosAsin2A)
=eq \f(2sinA,sinA+sinA(2cos2A-1)+2sinAcos2A)=eq \f(1,2cos2A),
由A∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6),\f(π,4))),得cosA∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2),\f(\r(3),2))),2cos2A∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,\f(3,2))),
所以eq \f(2a,a+c)=eq \f(1,2cos2A)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),1)),
即eq \f(2a,a+c)的取值范围为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),1)).
1.在△ABC中,若BC=eq \r(5),sinC=2sinA,则AB=( )
A.2eq \r(5)
B.3eq \r(5)
C.4eq \r(5)
D.5eq \r(5)
解析:由sinC=2sinA,可得AB=2BC=2eq \r(5).
解析:∵a2sinBsinC=4sinA,∴由正弦定理可得a2bsinC=4a,即absinC=4,∴S△ABC=eq \f(1,2)absinC=eq \f(1,2)×4=2.
3.(多选)已知△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,则下列命题正确的是( )
A.若sinA=sinB,则△ABC一定是等腰三角形
B.若sinA∶sinB∶sinC=eq \r(3)∶eq \r(3)∶eq \r(6),则△ABC一定是等腰直角三角形
C.若sin2A=sinBsinC,2a=b+c,则△ABC一定是等边三角形
D.若a=bsinA,则△ABC一定是等腰三角形
解析:若sinA=sinB,则a=b,所以△ABC一定是等腰三角形,故A正确;由正弦定理及sinA∶sinB∶sinC=eq \r(3)∶eq \r(3)∶eq \r(6),知a∶b∶c=eq \r(3)∶eq \r(3)∶eq \r(6),所以a=b,且a2+b2=c2,所以△ABC一定是等腰直角三角形,故B正确;因为sin2A=sinBsinC,所以a2=bc,又2a=b+c,所以(b+c)2=4a2=4bc,所以(b-c)2=0,所以b=c,所以a=eq \f(b+c,2)=b,所以△ABC一定是等边三角形,故C正确;因为a=bsinA,所以sinA=sinBsinA,又sinA≠0,所以sinB=1,B=90°,所以△ABC一定是直角三角形,故D错误.故选ABC.
eq \f(3π,4)
解析:由已知及正弦定理得sinBsinA+sinAcosB=0,又sinA≠0,即sinB=-cosB,则tanB=-1.又0<B<π,所以B=eq \f(3π,4).
证明:由正弦定理知eq \f(a,sinA)=eq \f(b,sinB)=2R(R为△ABC外接圆的半径),
则a=2RsinA,b=2RsinB,于是a2sin2B+b2sin2A
=4R2sin2A·2sinBcosB+4R2sin2B·2sinAcosA
=8R2sinAsinB(sinAcosB+cosAsinB)
=8R2sinAsinBsinC
=2·2RsinA·2RsinB·sinC
=2absinC,
所以原式成立.
一、单选题
1.在△ABC中,eq \f(sinA,a)=eq \f(cosB,b)=eq \f(cosC,c),则△ABC一定是( )
A.锐角三角形
B.等边三角形
C.钝角三角形
D.等腰直角三角形
解析:因为eq \f(sinA,a)=eq \f(cosB,b)=eq \f(cosC,c),由正弦定理可得eq \f(sinA,a)=eq \f(sinB,b)=eq \f(sinC,c),所以eq \f(sinB,b)=eq \f(cosB,b),即sinB=cosB.因为角B为三角形的内角,所以B=eq \f(π,4).同理,C=eq \f(π,4),所以A=eq \f(π,2),因此△ABC是等腰直角三角形.
2.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,如果c=eq \r(3)a,B=30°,那么角C=( )
A.120°
B.105°
C.90°
D.75°
解析:∵c=eq \r(3)a,∴sinC=eq \r(3)sinA=eq \r(3)sin(180°-30°-C)=eq \r(3)sin(30°+C)=eq \r(3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)sinC+\f(1,2)cosC)),即sinC=-eq \r(3)cosC,∴tanC=-eq \r(3).又C∈(0°,180°),∴C=120°.
3.已知半径R为4的圆的内接三角形ABC的面积S是eq \f(1,16),△ABC中角A,B,C所对的边分别为a,b,c,则abc的值为( )
A.1
B.eq \r(2)
C.2
D.4
解析:由三角形的面积公式S=eq \f(1,2)absinC=eq \f(1,16),得absinC=eq \f(1,8).由正弦定理可知eq \f(c,sinC)=2R=8,∴sinC=eq \f(1,8)c,∴abc=1.
4.(2024·云南昆明期中)“不以规矩,不能成方圆”,出自《孟子·离娄章句上》.“规”指圆规,“矩”指由相互垂直的长短两条直尺构成的角尺,是用来测量、画圆和方形图案的工具.有一块圆形木板,以“矩”量之,较长边为10 cm,较短边为5 cm,若将这块圆形木板截出一块三角形木块,三角形顶点A,B,C都在圆周上,角A,B,C的对边分别为a,b,c,满足c=3eq \r(5) cm,则sinC=( )
A.eq \f(4,5)
B.eq \f(3,5)
C.eq \f(\r(5),5)
D.eq \f(2\r(5),5)
解析:设△ABC外接圆的半径为R,则2R=eq \r(102+52)=5eq \r(5)(cm),由正弦定理eq \f(c,sinC)=2R,可得sinC=eq \f(c,2R)=eq \f(3\r(5),5\r(5))=eq \f(3,5).
5.(2023·全国乙卷)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若acosB-bcosA=c,且C=eq \f(π,5),则B=( )
A.eq \f(π,10)
B.eq \f(π,5)
C.eq \f(3π,10)
D.eq \f(2π,5)
解析:由题意结合正弦定理可得sinAcosB-sinBcosA=sinC,即sinAcosB-sinBcosA=sin(A+B)=sinAcosB+sinBcosA,整理可得sinBcosA=0,由于B∈(0,π),故sinB>0,据此可得cosA=0,A=eq \f(π,2),则B=π-A-C=π-eq \f(π,2)-eq \f(π,5)=eq \f(3π,10).故选C.
解析:在锐角三角形ABC中,BC=1,B=2A,∴eq \f(π,2)<3A<π,且0<2A<eq \f(π,2),故eq \f(π,6)<A<eq \f(π,4),故eq \f(\r(2),2)<cosA<eq \f(\r(3),2).由正弦定理可得eq \f(AC,sinB)=eq \f(BC,sinA),又BC=1,B=2A,∴eq \f(AC,sin2A)=eq \f(1,sinA),∴AC=2cosA,∴eq \r(2)<AC<eq \r(3),∴AC的取值范围为(eq \r(2),eq \r(3)).故选BC.
7.(2024·浙江温州高一期中)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,下列说法正确的是( )
A.若A=60°,a=eq \r(3),则△ABC外接圆的半径等于1
B.若cos2eq \f(A,2)=eq \f(b+c,2c),则此三角形为直角三角形
C.若a=3,b=4,B=eq \f(π,6),则此三角形必有两解
D.若△ABC是锐角三角形,则sinA+sinB>cosA+cosB
解析:根据正弦定理,2R=eq \f(a,sinA)=eq \f(\r(3),\f(\r(3),2))=2,所以R=1,则△ABC外接圆的半径等于1,故A正确;cos2eq \f(A,2)=eq \f(1+cosA,2)=eq \f(b+c,2c)=eq \f(2R·sinB+2R·sinC,2·2R·sinC)=eq \f(sinB+sinC,2sinC),所以2sinC+2cosAsinC=2sinB+2sinC,所以cosAsinC=sinB=sin[π-(A+C)]=sin(A+C)=sinAcosC+cosAsinC,所以sinAcosC=0,在△ABC中,sinA>0,所以cosC=0,所以C=eq \f(π,2),则此三角形为直角三角形,故B正确;因为a=3,b=4,B=eq \f(π,6),所以asinB=eq \f(3,2),所以asinB<a<b,则此三角形只有一解,故C错误;因为△ABC是锐角三角形,所以0<C<eq \f(π,2),所以eq \f(π,2)<A+B<π,所以0<eq \f(π,2)-B<A<eq \f(π,2),所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-B))<sinA,即cosB<sinA,同理cosA<sinB,则sinA+sinB>cosA+cosB,故D正确.故选ABD.
三、填空题
8.在△ABC中,若A=eq \f(π,3),b=2acosB,c=1,则△ABC的面积为______.
解析:由正弦定理,得sinB=2sinAcosB,故tanB=2sinA=2sineq \f(π,3)=eq \r(3),因为B∈(0,π),所以B=eq \f(π,3).又因为A=eq \f(π,3),所以△ABC是正三角形,所以S△ABC=eq \f(1,2)bcsinA=eq \f(1,2)×1×1×eq \f(\r(3),2)=eq \f(\r(3),4).
eq \f(\r(3),4)
9.在△ABC中,D是BC上的点,AD平分∠BAC,BD=2DC,则eq \f(sinB,sinC)=_____.
解析:由正弦定理得,eq \f(AD,sinB)=eq \f(BD,sin∠BAD) ①,eq \f(AD,sinC)=eq \f(DC,sin∠CAD) ②.又AD平分∠BAC,BD=2DC,所以eq \f(②,①)可得eq \f(sinB,sinC)=eq \f(DC,BD)=eq \f(1,2).
eq \f(1,2)
10.在锐角三角形ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,S为△ABC的面积,且a=2,eq \o(AB,\s\up12(→))·eq \o(AC,\s\up12(→))=2eq \r(3)S,则b的取值范围为__________.
解析:因为eq \o(AB,\s\up12(→))·eq \o(AC,\s\up12(→))=2eq \r(3)S,所以bccosA=2eq \r(3)×eq \f(1,2)bcsinA,解得tanA=eq \f(\r(3),3).又A∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),所以A=eq \f(π,6).若△ABC为锐角三角形,则0<B<eq \f(π,2),A+B=eq \f(π,6)+B>eq \f(π,2),解得eq \f(π,3)<B<eq \f(π,2),所以eq \f(\r(3),2)<sinB<1.在△ABC中,由正弦定理,得eq \f(b,sinB)=eq \f(a,sinA),则b=eq \f(asinB,sinA)=4sinB∈(2eq \r(3),4).
(2eq \r(3),4)
四、解答题
11.在△ABC中,若acos2eq \f(C,2)+ccos2eq \f(A,2)=eq \f(3b,2),求证:a+c=2b.
证明:因为acos2eq \f(C,2)+ccos2eq \f(A,2)=eq \f(3b,2),
所以由正弦定理得sinAcos2eq \f(C,2)+sinCcos2eq \f(A,2)=eq \f(3sinB,2),
所以sinA·eq \f(1+cosC,2)+sinC·eq \f(1+cosA,2)=eq \f(3sinB,2),
即sinA+sinAcosC+sinC+sinCcosA=3sinB,
所以sinA+sinC+sin(A+C)=3sinB,所以sinA+sinC=2sinB,
所以由正弦定理可得a+c=2b.
12.在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知b+c=2acosB.
(1)证明:A=2B;
(2)若△ABC的面积S=eq \f(a2,4),求角A的大小.
(2)由S=eq \f(a2,4)得eq \f(1,2)absinC=eq \f(a2,4),
由正弦定理易得sinBsinC=eq \f(1,2)sinA=eq \f(1,2)sin2B=sinBcosB,
因为sinB≠0,所以sinC=cosB.
又B,C∈(0,π),所以C=eq \f(π,2)±B.
当B+C=eq \f(π,2)时,A=eq \f(π,2);
当C-B=eq \f(π,2)时,A=eq \f(π,4).
综上,A=eq \f(π,2)或A=eq \f(π,4).
13.已知a,b,c分别是△ABC的内角A,B,C的对边,且asinB=eq \r(3)bcosA,当b+c=4时,△ABC面积的最大值为( )
A.eq \f(\r(3),3)
B.eq \f(\r(3),2)
C.eq \r(3)
D.2eq \r(3)
解析:由asinB=eq \r(3)bcosA,得sinAsinB=eq \r(3)sinBcosA,又sinB≠0,∴tanA=eq \r(3),∵0<A<π,∴A=eq \f(π,3),故S△ABC=eq \f(1,2)bcsinA=eq \f(\r(3),4)bc≤eq \f(\r(3),4)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b+c,2)))
eq \s\up12(2)=eq \r(3)(当且仅当b=c=2时取等号).
14.(2024·陕西咸阳模拟)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若eq \f(a,sinB)+eq \f(b,sinA)=2c,则A=______.
解析:在△ABC中,sinA>0,sinB>0,由eq \f(a,sinB)+eq \f(b,sinA)=2c及正弦定理,得2sinC=eq \f(sinA,sinB)+eq \f(sinB,sinA)≥2,即sinC≥1,当且仅当sinA=sinB时取等号,而sinC≤1,因此sinC=1,且sinA=sinB,所以C=eq \f(π,2),A=B=eq \f(π,4).
eq \f(π,4)
15.(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sinA+eq \r(3)cosA=2.
(1)求A;
(2)若a=2,eq \r(2)bsinC=csin2B,求△ABC的周长.
解:(1)解法一(利用辅助角公式求解):
由sinA+eq \r(3)cosA=2,可得eq \f(1,2)sinA+eq \f(\r(3),2)cosA=1,即sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A+\f(π,3)))=1,由于A∈(0,π)⇒A+eq \f(π,3)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3),\f(4π,3))),故A+eq \f(π,3)=eq \f(π,2),解得A=eq \f(π,6).
解法二(利用同角三角函数的基本关系求解):
由sinA+eq \r(3)cosA=2,
又sin2A+cos2A=1,消去sinA,
得4cos2A-4eq \r(3)cosA+3=0
⇔(2cosA-eq \r(3))2=0,
解得cosA=eq \f(\r(3),2),
又A∈(0,π),故A=eq \f(π,6).
(2)由题设条件和正弦定理,得eq \r(2)bsinC=csin2B
⇔eq \r(2)sinBsinC=2sinCsinBcosB,又B,C∈(0,π),则sinBsinC≠0,
得cosB=eq \f(\r(2),2),故B=eq \f(π,4),
于是sinC=sin(π-A-B)=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB=eq \f(\r(2)+\r(6),4),
由正弦定理eq \f(a,sinA)=eq \f(b,sinB)=eq \f(c,sinC),得eq \f(2,sin\f(π,6))=eq \f(b,sin\f(π,4))=eq \f(c,sinC),
解得b=2eq \r(2),c=eq \r(2)+eq \r(6),
故△ABC的周长为2+3eq \r(2)+eq \r(6).
16.△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知asineq \f(A+C,2)=bsinA.
(1)求B;
(2)若△ABC为锐角三角形,且c=1,求△ABC面积的取值范围.
解:(1)由题设及正弦定理,得sinAsineq \f(A+C,2)=sinBsinA.
因为sinA≠0,所以sineq \f(A+C,2)=sinB.
由A+B+C=180°可得eq \f(A+C,2)=B,A+C=2B,
所以3B=180°,所以B=60°.
(2)由题设及(1)知S△ABC=eq \f(\r(3),4)a.
由(1)知A+C=120°,
由正弦定理,得a=eq \f(csinA,sinC)=eq \f(sin(120°-C),sinC)=eq \f(\r(3),2tanC)+eq \f(1,2).
由于△ABC为锐角三角形,故0°<A<90°,0°<C<90°.
结合A+C=120°,得30°<C<90°,
所以eq \f(1,2)<a<2,从而eq \f(\r(3),8)<S△ABC<eq \f(\r(3),2).
因此△ABC面积的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),8),\f(\r(3),2))).
$$