内容正文:
第三课时 用余弦定理、正弦定理解三角形
课程标准 素养解读
能用余弦定理、正弦定理解决简单的几何问题 通过余弦定理
、正弦定理的应用,提升
逻辑推理,数学运算素养
[情境引入]
我国南宋数学家秦九韶(约1202~1261)独
立地发现了求三角形面积的方法.他把三角形的
三边分别叫作大斜、中斜、小斜(如图),他在著作
«数书九章»卷五中记述:“以小斜幂并大斜幂减
中斜幂,余半之,自乘于以;以小斜幂乘大斜幂,
减上,余四约之.为实;一为从隅,开平方得积.”
用 今 天 的 符 号 来 表 示 即 是 S
= 14 a
2c2- c
2+a2-b2
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
[ ].
问题 你能用所学的知识证明这个结论吗?
[知识梳理]
[知识点一] 三角形的面积公式
(1)S=12a
ha(ha 为a边上的高);
(2)S=12absinC=
1
2bcsinA=
1
2acsinB
;
(3)S=12
r(a+b+c)(r为内切圆半径).
[知识点二] 几个重要结论
在△ABC中,
(1)若sin2A=sin2B,则A=B或A+B=π2
;
(2)若cosA=cosB,则 ;
(3)若a2>b2+c2,则△ABC为 ;
(4)若a2=b2+c2,则△ABC为 ;
(5)若a2<b2+c2且b2<a2+c2且c2<a2+b2,则
△ABC为 .
解三角形问题需注意哪些?
[预习自测]
1.在△ABC中,若b=2,A=120°,其面积S=3,则
△ABC外接圆的半径为 ( )
A.3 B.2
C.2 3 D.4
2.在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,
b,c.若c2=(a-b)2+6,C=π3
,则△ABC的
面积是 ( )
A.3 B.9 32
C.3 32 D.3 3
3.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,
已知b+c=2a,sinCsinA=
4c
3b
,则cosB= .
有关线段长度或夹角计算
[例1] 如图所示,在梯形ABCD 中,AD∥BC,
AB=5,AC=9,∠BCA=30°,∠ADB=45°,
求BD的长.
[思路点拨] 选择适当的三角形,合理利用
正、余弦定理解题.
59
第二章 平面向量及其应用
解决与三角形长度有关的问题的策略
(1)若已知条件在同一个三角形中.则直接利
用正、余弦定理求解.
(2)若已知条件及所求线段在多个三角形中,
要根据条件选择适当的三角形,再利用
正、余弦定理求解.
[变式训练]
1.如图,已知梯形ABCD 中,
AB∥CD,CD =2,AC=
19,∠BAD =60°,DE ⊥
AB,求梯形的高.
与面积有关的问题
[例2]在△ABC 中,已知B=30°,AB=2 3,
AC=2,求△ABC的面积.
[思路点拨] 根据所给条件,需先运用正弦定
理求出边BC,再代入S=12acsinB
计算.
1.在已知三角形一角求其面积时常运用公
式S=12absinC=
1
2bcsinA=
1
2acsinB
求解.
2.在已知两边及一边的对角运用正弦定理
求另一边时应注意对解的个数的判定不
能漏解,若有两解一般面积也有两个不
同的值.
3.已知三边求面积时,可用余弦定理求出
一个角的余弦进而求出它的正弦值,再
代入面积公式,也可直接用海伦公式
S= p(p-a)(p-b)(p-c)p=12
(a+b+c)æ
è
ç
ö
ø
÷
来计算.
4.若所求面积的图形不规则,可通过作辅
助线或其他途径构造三角形转化为三角
形的面积;而对于面积的最值问题常利
用函数的方法解决.
[变式训练]
2.△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知
sinA+ 3cosA=0,a=2 7,b=2.
(1)求c;
(2)设D为BC边上一点,且AD⊥AC,求△ABD
的面积.
69
数学(BS)必修第二册
三角形中的边角等式的证明
[例3]在△ABC中,角A,B,C的对应边分别为a,
b,c,且sin(A-B)=sinAcosB-sinBcosA.
求证:a
2-b2
c2
=sin
(A-B)
sinC .
[思路点拨] (1)运用正、余弦定理把左边
转化为角的式子,再推到右边.
(2)运用正、余弦定理把右边角的式子转化
为边的式子,再推到左边.
三角形中的有关证明问题基本方法同三角
恒等式的证明,但要注意灵活地运用正弦
定理或余弦定理使混合的边、角关系统一
为边的关系或角的关系,使之转化为三角
恒等式的证明,或转化为关于a,b,c的代
数恒等式的证明,并注意三角形中的有关
结论的运用.
[变式训练]
3.在△ABC中,求证:
a2-b2
cosA+cosB+
b2-c2
cosB+cosC+
c2-a2
cosC+cosA
=0,其中sin2A+cos2A=1.
三角形中的综合问题
[例4] 已知△ABC的角A,B,C所对的边分别
是a,b,c,设 向 量 m=(a,b),n=(sinB,
sinA),p=(b-2,a-2).
(1)若m∥n,求证:△ABC为等腰三角形;
(2)若m⊥p,边长c=2,C=π3
,求△ABC的
面积.
[思路点拨] 根据向量的平行与垂直,把向
量问题转化为三角形问题解决.
解三角形综合问题的方法
(1)三角形中的综合应用问题常常把正弦
定理、余弦定理、三角形面积公式等知
识联系在一起.要注意选择合适的方
法、知识进行求解.
(2)解三角形常与向量、三角函数知识综合
考查,解答此类题目,首先要正确应用
所学知识“翻译”题目条件.然后要根据
题目条件和要求选择正弦或余弦定理
求解.
[变式训练]
4.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若
AB
→AC
→
=BA
→BC
→
=1.
(1)求证:A=B;
(2)求边长c的值;
(3)若|AB
→
+AC
→
|= 6,求△ABC的面积.
79
第二章 平面向量及其应用
1.△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知
A=π4
,b=4,且△ABC的面积为2,则a=
( )
A.2 3 B.10 C.2 2 D.6
2.在△ABC中,若满足sin2A=sin2B+ 3sinB
sinC+sin2C,则A等于 ( )
A.30° B.60° C.120° D.150°
3.设△ABC的内角A、B、C所对的边分别为a、
b、c,且C=π3
,a+b=λ,若△ABC面积的最大
值为9 3,则λ的值为 ( )
A.8 B.12 C.16 D.21
4.若锐角△ABC的面积为10 3,且AB=5,AC
=8,则BC等于 .
5.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且
cos(A-B)cosB-sin(A-B)sin(A+C)=
-35
,其中cos(A+B)=cosAcosB-sinA
sinB.
(1)求sinA的值;
(2)若a=4 2,b=5,求c.
学习至此,请完成配套训练
第四课时 余弦定理、正弦定理的应用举例
课程标准 素养解读
1.能利用余弦定理、正弦定理解决简单的生产、生活
中的实际问题
2.巩固深化余弦定理、正弦定理有关知识与方法
通过运用余弦定理、正弦定理建立数学模型,
解决简单的实际问题,提升数学建模素养.通
过利用余弦、正弦定理求解距离、高度、角度
问题,培养数学运算素养
[情境引入]
中国海监船肩负着我
国海域的维权、执法使命.某
时某中国海监船位于中国南
海的A处,与我国海岛B相
距s海里.据观测得知有一外
国探油船位于我国海域C处进行非法资源勘探,这
艘中国海监船奉命以v海里/小时的速度前去驱
逐.假如能测得∠BAC=α,BC=m 海里,你能根
据上述数据计算出它赶到C处的时间吗? 要解
决这个问题,就需要用到解三角形的相关知识.
问题 解三角形的实际应用有哪些常见问题?
[知识梳理]
[知识点一] 测量中的常见角
名称 意义 图示
方位角
从正北方向顺时针
转到目标方向线的
最小 .
方向角
正北或正南方向线
与目标方向线所成
的 .
89
数学(BS)必修第二册
变式训练
2.C [∵ asinA=
b
sinB
,A=60°,a=4 3,b=4 2,
∴sinB=b
sinA
a =
4 2× 32
4 3
= 22.
∵0°<B<180°,
∴B=45°或135°.
又∵4 3>4 2,∴B=45°.]
[例3] [解] 由已知b+aa =
sinB
sinB-sinA=
b
b-a.
∴b2-a2=ab, ①
又2sinAsinB=2sin2C,由正弦定理得2ab=2c2. ②
由①②,得b2=a2+c2.
∴该三角形是以B 为直角的直角三角形.
变式训练
3.D [∵在△ABC中,a2tanB=b2tanA,
∴由正弦定理,得sin
2AsinB
cosB =
sin2BsinA
cosA .
又sinA≠0,sinB≠0,∴sinAcosB=
sinB
cosA.
∴sinAcosA=sinBcosB,即
1
2sin2A=
1
2sin2B
,即sin2A=sin2B,
∴A=B 或2A=π-2B,即A=B 或A+B=π2
,
∴△ABC为等腰三角形或直角三角形.]
[例4] [解] (1)证明:在 Rt△ABC中,∵AB=AD,
∴∠ADB=∠ABC=β.
∵α=π2-∠BAD=
π
2-
(π-2β)=2β-
π
2
,
∴sinα=sin 2β-
π
2( ) ,即sinα=-sin
π
2-2β( ).
∴sinα=-cos2β,∴sinα+cos2β=0.
(2)在△ADC中,根据正弦定理得
AC
sin∠ADC=
DC
sinα.
又AC= 3DC,∠ADC=π-β,
∴ 3DCsin(π-β)
= DCsinα
,∴sinβ= 3sinα.
由(1)知sinα=-cos2β,∴sinβ=- 3cos2β.
∴2 3sin2β-sinβ- 3=0,
解得sinβ=
3
2
或- 33.
∵0<β<
π
2
,∴sinβ=
3
2
,∴β=
π
3.
变式训练
4.D [由3b=2 3asinB,得 bsinB=
2 3a
3
,
根据正弦定理得 b
sinB=
a
sinA
,
所以 a
sinA=
2 3a
3
,即sinA= 32.
又角A 是锐角,所以A=60°.
又cosB=cosC,且B,C都为三角形的内角,
所以B=C.
故△ABC为等边三角形,故选 D.]
随堂步步夯实
1.B [由 asinA=
b
sinB
,可得a∶b=sinA∶sinB,故选B.]
2.A [利用正弦定理化简sinC=2sinA,得AB=2BC,∵BC
= 5,∴AB=2 5.]
3.A [由a=2bsinA,得sinA=2sinBsinA.因为sinA≠0,
所以2sinB=1,即sinB=12.
又0°<B<180°,所以角B 等
于30°或150°.故选 A.]
4.解析:因为A=60°,B=30°,所以C=90°,由正弦定理 bsinB=
c
sinC
,得b=12c.
又c+b=12,所以c=8,b=4.
答案:8 4
5.解:(1)因为AC=2,∠A=π3
,sin∠CDA=2 23
,
所以结合正弦定理可得,CD
3
2
= 2
2 2
3
,解得CD=3 64 .
(2)在△ADC中, ADsin∠ACD=
AC
sin∠ADC
,①
在△BDC中, DBsin∠BCD=
CB
sin∠BDC
,②
又sin∠ADC=sin∠BDC,AD=2DB,
sin∠ACD= 7sin∠BCD,
所以结合①②可得CB= 7.
第三课时 用余弦定理、正弦定理解三角形
课前预习学案 情境引入
提示:S=12acsinB=
1
2ac 1-cos
2B
=12ac 1-
a2+c2-b2
2ac( )
2
= 14 a
2c2- c
2+a2-b2
2( )
2
[ ] .
知识梳理 知识点二
(2)A=B (3)钝角三角形 (4)直角三角形 (5)锐角三角形
[思考]
提示:(1)解决三角形中的综合问题需注意
解三角形与三角函数结合的题目是最近几年高考的一个趋
势,解决此类问题常以三角形为载体,以正、余弦定理和三角
函数公式为工具来综合考查,因此掌握正、余弦定理、三角函
数的公式和性质是解题的关键.
(2)解几何计算问题的注意点
①几何计算问题一般涉及三角形或多边形的边长、角度、面
积等,解题时要充分挖掘几何图形的性质.
②分析图形中涉及的三角形或多边形,将所求问题归结到
尽可能少的三角形中.
③合理利用正、余弦定理,选用恰当的计算公式.
预习自测
1.B 2.C 3.-14
课堂互动学案
[例1] [解] 在△ABC中,AB=5,AC=9,∠BCA=30°.
由正弦定理得 AB
sin∠BCA=
AC
sin∠ABC
,
∴sin∠ABC=ACsin∠BCAAB =
9sin30°
5 =
9
10.
∵AD∥BC,∴∠BAD=180°-∠ABC,
于是sin∠BAD=sin(180°-∠ABC)=sin∠ABC=910.
同理,在△ABD 中,AB=5,sin∠BAD= 910
,∠ADB=45°,
AB
sin45°=
BD
sin∠BAD
,
即 5
2
2
=BD9
10
,解得BD=9 22 .
变式训练
1.解:∵∠BAD=60°,∴∠ADC=120°.
在△ACD 中,AC= 19,CD=2,∠ADC=120°,
由余弦定理,得
AC2=AD2+DC2-2ADDCcos∠ADC,
即( 19)2=AD2+22-4ADcos120°,
整理得AD2+2AD-15=0,
∴AD=3或AD=-5(舍去).
∴DE=ADsin60°=3 32
,所以梯形的高为3 3
2 .
042
数学(BS)必修第二册
[例2] [解] 由正弦定理,得sinC=AB
sinB
AC =
3
2
,
又ABsinB<AC<AB,故该三角形有两解:
C=60°或120°.
∴当C=60°时,A=90°,S△ABC=
1
2AB
ACsinA=2 3;
当C=120°时,A=30°,S△ABC=
1
2AB
ACsinA= 3.
∴△ABC的面积为2 3或 3.
变式训练
2.解:(1)由已知得tanA=- 3,所以∠BAC=2π3
,
在△ABC中,由余弦定理得,
28=4+c2-4ccos2π3
,即c2+2c-24=0,
解得c=-6(舍去),c=4.
(2)由 题 设 可 得 ∠CAD = π2
,所 以 ∠BAD = ∠BAC-
∠CAD=π6
,
故△ABD 面积与△ACD 面积的比值为
1
2AB
ADsinπ6
1
2AC
AD
=1,
又△ABC的面积为12×4×2sin∠BAC=2 3
,所以△ABD
的面积为 3.
[例3] [证明] 由余弦定理得
a2=b2+c2-2bccosA,b2=a2+c2-2accosB,
得a2-b2=b2-a2-2bccosA+2accosB,
即a2-b2=c(acosB-bcosA),
变形得a
2-b2
c2
=acosB-bcosAc =
a
ccosB-
b
ccosA
,
由正弦定理 a
sinA=
b
sinB=
c
sinC
,得a
c =
sinA
sinC
,
b
c =
sinB
sinC
,
∴a
2-b2
c2
=sinAcosB-sinBcosAsinC =
sin(A-B)
sinC .
∴等式成立.
变式训练
3.证明:∵ a
2-b2
cosA+cosB=
(2RsinA)2-(2RsinB)2
cosA+cosB
=4R
2[(1-cos2A)-(1-cos2B)]
cosA+cosB
=4R
2(cos2B-cos2A)
cosA+cosB
=4R2(cosB-cosA).
同理: b
2-c2
cosB+cosC=4R
2(cosC-cosB);
c2-a2
cosC+cosA=4R
2(cosA-cosC).
∴左 边 =4R2 (cosB-cosA)+4R2 (cosC-cosB)+
4R2(cosA-cosC)=0.
左边=右边,故原等式成立.
[例4] [解] (1)证明:∵m∥n,∴asinA=bsinB.
∴aa2R=b
b
2R
(2R 为△ABC外接圆直径),
∴a2=b2,∴a=b,
∴△ABC为等腰三角形.
(2)由题意可知mp=0,即a(b-2)+b(a-2)=0.
∴a+b=ab.
由余弦定理得4=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab,
∴(ab)2-3ab-4=0,∴ab=4或-1(舍去),
∴S△ABC=
1
2absinC=
1
2×4×sin
π
3= 3.
故△ABC的面积为 3.
变式训练
4.解:(1)证明:∵AB→AC→=BA→BC→,
∴bccosA=accosB,即bcosA=acosB.
由余弦定理得bb
2+c2-a2
2bc =a
a
2+c2-b2
2ac
,
∴a=b,∴A=B.
(2)∵AB→AC→=1,∴bccosA=1.
由余弦定理得bc×b
2+c2-a2
2bc =1
,
即b2+c2-a2=2.
∵由(1)得a=b,∴c2=2,∴c= 2.
(3)∵|AB→+AC→|= 6,
∴|AB→|2+|AC→|2+2AB→AC→=6,
即c2+b2+2=6,∴c2+b2=4.
∵c2=2,∴b2=2,b= 2.∴△ABC为正三角形.
∴S△ABC=
1
2× 2× 2×sin60°=
3
2.
随堂步步夯实
1.B [根据三角形的面积公式可得2=12bc
sinA,所以2=
1
2×4c×sin
π
4
,
所以c= 2,
由余弦定理可得a2=b2+c2-2bccosA=16+2-2×4× 2
× 22=10
,所以a= 10.]
2.D [由正弦定理得a2=b2+c2+ 3bc,
所以b2+c2-a2=- 3bc,
所以b
2+c2-a2
2bc =-
3
2=cosA
,
因为0°<A<180°,所以A=150°.故选 D.]
3.B [由三角形的面积公式可得,S△ABC=
1
2absinC=
3
4ab≤
3
4
a+b
2( )
2
= 316λ
2,当且仅当a=b时取“=”,令 316λ
2=
9 3,解得λ=12,故选B.]
4.解析:S=12AB
ACsinA,∴sinA= 32
,
在锐角三角形中A=π3
,由余弦定理
BC= AB2+AC2-2ABACcosA=7.
答案:7
5.解:(1)由cos(A-B)cosB-sin(A-B)sin(A+C)=-35
,
得cos(A-B)cosB-sin(A-B)sinB=-35
,
则cos(A-B+B)=-35
,
即cosA=-35.
又0<A<π,
则sinA=45.
(2)根据余弦定理,有
(4 2)2=52+c2-2×5c× -35( ) ,
解得c=1或c=-7(负值舍去).
第四课时 余弦定理、正弦定理的应用举例
课前预习学案 情境引入
提示:测量距离,测量高度,测量角度等.
知识梳理 知识点一
正角 锐角
[思考]
1.提示:(1)不是.方向角是从指定方向线到目标方向线的小于
90°的水平角,而方位角是从正北方向顺时针转到目标方向
线所成的角.
142
参考答案