12 第一阶段 专题二 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题-(课件PPT+教案Word)【高考快车道】2025年高考数学大二轮专题复习高考总复习学案(基础版)

2025-04-29
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重点培优练3 与解三角形有关的最值、 范围问题 以解三角形为背景的最值及范围问题是高考的热点之一,主要考查边长(或周长)的最值、角的最值及面积的最值,常用的方法主要有:函数的性质(如有界性、单调性)、基本不等式、数形结合等. 1.在△ABC中,AC=2,BC=4,则B的最大值为(  ) A.   B.   C.   D.                                                                         2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a sin =b sin A,b=1,则△ABC面积的最大值为(  ) A.   B. C.   D.                                                                         3.(2024·江苏连云港模拟)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=1,b cos A=1+cos B,则边b的取值范围为(  ) A.(0,1)   B.(1,2) C.(0,2)   D.(2,3)                                                                         4.(2024·黑龙江哈尔滨三模)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=,BC边上的中线AD长为1,则bc的最大值为(  ) A.   B. C.   D.2                                                                         5.(多选)(2024·贵州黔南二模)已知锐角△ABC的三个内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且△ABC的面积为(a2+c2-b2),则下列说法正确的是(  ) A.B= B.A的取值范围为 C.若b=,则△ABC的外接圆的半径为2 D.若a=,则△ABC的面积的取值范围为                                                                         6.(多选)(2024·江西鹰潭一模)在△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,·=2S,下列选项正确的是(  ) A.A= B.若b=2,则△ABC只有一解 C.若△ABC为锐角三角形,则b的取值范围是(2,4] D.若D为BC边上的中点,则AD的最大值为2+                                                                         7.已知在△ABC中,AD为BC边上的中线,且BD=2,AD=4,则cos ∠BAC的最小值为________.                                                                         8.(2024·四川南充二模)在△ABC中,a,b,c分别为内角A,B,C的对边.已知a=2,2sin B+2sin C=3sin A,则sin A的最大值为________.                                                                         9.(2024·辽宁沈阳一模)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,满足b(b+a)=c2. (1)求证:C=2B; (2)若△ABC为锐角三角形,求2sin C+cos B-sin B的最大值. 10.如图,在平面四边形ABCD中,AB=AD=20,∠BAD=,∠BCD=. (1)若∠ABC=,求BC的长; (2)求四边形ABCD周长的最大值. 2 / 3 学科网(北京)股份有限公司 $$ 第一阶段 突破核心 升华思维 专题二 三角函数与解三角形 重点培优练3  与解三角形有关的最值、范围问题 以解三角形为背景的最值及范围问题是高考的热点之一,主要考查边长(或周长)的最值、角的最值及面积的最值,常用的方法主要有:函数的性质(如有界性、单调性)、基本不等式、数形结合等. 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 2 1.在△ABC中,AC=2,BC=4,则B的最大值为(  ) A.  B.  C.  D. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 √ A [设AB=x,x>0,由余弦定理的推论可得 cos B===+≥2=, 当且仅当x=2时,等号成立. 因为0<B<π,则0<B≤.故选A.] 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a sin =b sin A,b=1,则△ABC面积的最大值为(  ) A.  B.  C.  D. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 √ B [由正弦定理得sin A sin =sin B sin A, ∴sin A sin =sin A cos =2sin cos sin A, ∵A∈(0,π),∈,∴sin A≠0,cos ≠0,∴sin =,∴=,解得B=. 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 由余弦定理得b2=a2+c2-2ac cos B=a2+c2-ac=1, ∵a2+c2≥2ac(当且仅当a=c时取等号),∴1≥2ac-ac=ac, ∴(S△ABC)max=×1×=. 故选B.] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 3.(2024·江苏连云港模拟)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=1,b cos A=1+cos B,则边b的取值范围为(  ) A.(0,1)   B.(1,2) C.(0,2)   D.(2,3) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 √ B [由a=1,b cos A=1+cos B,得b cos A=a+a cos B, 由正弦定理可得sin B cos A=sin A+sin A cos B,即sin B cos A-sin A cos B=sin A,所以sin (B-A)=sin A,所以B-A=A或B-A+A=π(舍去),所以B=2A, 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 由正弦定理得,b===2cos A, 而0<A<π,0<B=2A<π,0<C=π-3A<π,所以0<A<,所以<cos A<1,所以b=2cos A∈(1,2),所以b的取值范围为(1,2). 故选B.] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 4.(2024·黑龙江哈尔滨三模)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=,BC边上的中线AD长为1,则bc的最大值为 (  ) A.  B.  C.  D.2 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 √ A [由题意得∠ADB+∠ADC=π, 所以cos ∠ADB+cos ∠ADC=0, 又a=,且D是BC的中点,所以DB=DC=, 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 在△ABD中,cos ∠ADB==, 在△ADC中,cos ∠ADC==, 所以cos ∠ADC+cos ∠ADB=+=0, 即b2+c2=,得2bc≤b2+c2=⇒bc≤,当且仅当b=c=时取等号.故选A.] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 5.(多选)(2024·贵州黔南二模)已知锐角△ABC的三个内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且△ABC的面积为(a2+c2-b2),则下列说法正确的是(  ) A.B= B.A的取值范围为 C.若b=,则△ABC的外接圆的半径为2 D.若a=,则△ABC的面积的取值范围为 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 √ √ √ 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 ABD [对于A,由题意可得ac sin B=(a2+c2-b2),由余弦定理可得a2+c2-b2=2ac cos B, 即有ac sin B=×2ac cos B=ac cos B,即sin B=cos B, 故tan B=,由B∈,得B=,故A正确; 对于B,由A∈,C=π-A-B=π-A∈,解得A∈,故B正确; 对于C,由正弦定理可得2R===2,即R=1,故C错误; 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 对于D,若a=,则S=ac sin B=×c×=, 由正弦定理可得=,即c=·sin C=, 即S==×== =+,由A∈,则tan A∈, 故S∈,故D正确.故选ABD.] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 6.(多选)(2024·江西鹰潭一模)在△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,=2S,下列选项正确的是(  ) A.A= B.若b=2,则△ABC只有一解 C.若△ABC为锐角三角形,则b的取值范围是(2,4] D.若D为BC边上的中点,则AD的最大值为2+ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 √ √ √ 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 ABD [对于A,因为=2S,所以bc cos A=2×bc sin A,则tan A=, 因为A∈(0,π),所以A=,故A正确; 对于B,因为b=2=a,则B=A=,C=,故△ABC只有一解,故B正确; 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 对于C,若△ABC为锐角三角形,则B∈,C∈,则则<B<,即sin B∈, 由正弦定理可知b==4sin B∈(2,4),故C错误; 对于D,若D为BC边上的中点,则=(), 所以=(+2)=(b2+c2+bc), 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 由余弦定理知a2=b2+c2-2bc cos A=b2+c2-bc=4,得b2+c2=bc+4,又b2+c2=bc+4≥2bc,所以bc≤=4+8, 当且仅当b=c=+时取等号, 所以=(b2+c2+bc)=(4+2bc)≤=7+4,即AD≤=2+,故D正确. 故选ABD.] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 7.已知在△ABC中,AD为BC边上的中线,且BD=2,AD=4,则cos ∠BAC的最小值为________. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10  [依题意,CD=BD=2,AD=4,如图. 在△ABD中,由余弦定理得, AB2=AD2+BD2-2AD·BD cos ∠ADB =20-16cos ∠ADB, 在△ACD中,由余弦定理得, AC2=AD2+CD2-2AD·CD cos ∠ADC =20-16cos ∠ADC,   重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 而∠ADB+∠ADC=π, 即cos ∠ADB+cos ∠ADC=0, 两式相加得AB2+AC2=40, 于是2AB·AC≤AB2+AC2=40,当且仅当AB=AC=2时取等号. 在△ABC中,cos ∠BAC===, 所以cos ∠BAC的最小值为.] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 8.(2024·四川南充二模)在△ABC中,a,b,c分别为内角A,B,C的对边.已知a=2,2sin B+2sin C=3sin A,则sin A的最大值为______. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10  [因为a=2,2sin B+2sin C=3sin A,所以由正弦定理可得b+c=3. 由余弦定理a2=b2+c2-2bc cos A,得22=(b+c)2-2bc-2bc cos A, 整理得cos A=-1. 因为bc≤=,当且仅当b=c=时,等号成立,所以cos A≥,又sin2A=1-cos2A,所以sin2A≤,即sin A≤.]   重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 9.(2024·辽宁沈阳一模)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,满足b(b+a)=c2. (1)求证:C=2B; (2)若△ABC为锐角三角形,求2sin C+cos B-sin B的最大值. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 [解] (1)证明:因为b(b+a)=c2,即c2=b2+ab,由余弦定理得c2=b2+a2-2ab cos C,所以ab=a2-2ab cos C,即b=a-2b cos C, 所以sin B=sin A-2sin B cos C, 又sin A=sin (π-B-C)=sin (B+C)=sin B cos C+cos B sin C, 所以sin B=sin B cos C+cos B sin C-2sin B cos C=cos B sin C-sin B cos C=sin (C-B), 又B,C∈(0,π),所以B=C-B或B+C-B=π(舍),所以C=2B,命题得证. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 (2)由(1)知C=2B,所以2sin C+cos B-sin B=2sin 2B+cos B-sin B, 令t=cos B-sin B=sin , 又因为△ABC为锐角三角形,所以 得到<B<,所以-B∈, 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 又sin =sin =sin cos -cos sin =, 所以t∈,又sin 2B=1-(cos B-sin B)2=1-t2, 所以2sin C+cos B-sin B=2(1-t2)+t=-2t2+t+2=-2+,所以当t=时,2sin C+cos B-sin B取到最大值为. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 10.如图,在平面四边形ABCD中,AB=AD=20,∠BAD=,∠BCD=.   (1)若∠ABC=,求BC的长; (2)求四边形ABCD周长的最大值. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 [解] (1)连接BD. 因为AB=AD=20,∠BAD=, 故△ABD为等边三角形,所以BD=20, 所以∠CBD=∠ABC-∠ABD=-=, 则∠BDC=π-∠BCD-∠CBD=, 由正弦定理得=, 所以BC==. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 (2)在△BCD中,由余弦定理可得400=BD2=BC2+CD2-2BC·CD cos =BC2+CD2+BC·CD=(BC+CD)2-BC·CD≥(BC+CD)2-=, 所以BC+CD≤,当且仅当BC=CD=时,等号成立. 因此,四边形ABCD周长的最大值为40+. 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 重点培优练3 与解三角形有关的最值、范围问题 THANK YOU 00000 $$ 重点培优练3 与解三角形有关的最值、 范围问题 以解三角形为背景的最值及范围问题是高考的热点之一,主要考查边长(或周长)的最值、角的最值及面积的最值,常用的方法主要有:函数的性质(如有界性、单调性)、基本不等式、数形结合等. 1.在△ABC中,AC=2,BC=4,则B的最大值为(  ) A.   B.   C.   D. A [设AB=x,x>0,由余弦定理的推论可得 cos B===+≥2=, 当且仅当x=2时,等号成立. 因为0<B<π,则0<B≤.故选A.] 2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a sin =b sin A,b=1,则△ABC面积的最大值为(  ) A.   B. C.   D. B [由正弦定理得sin A sin =sin B sin A, ∴sin A sin =sin A cos =2sin cos sin A, ∵A∈(0,π),∈,∴sin A≠0,cos ≠0,∴sin =,∴=,解得B=. 由余弦定理得b2=a2+c2-2ac cos B=a2+c2-ac=1, ∵a2+c2≥2ac(当且仅当a=c时取等号),∴1≥2ac-ac=ac, ∴(S△ABC)max=×1×=. 故选B.] 3.(2024·江苏连云港模拟)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=1,b cos A=1+cos B,则边b的取值范围为(  ) A.(0,1)   B.(1,2) C.(0,2)   D.(2,3) B [由a=1,b cos A=1+cos B,得b cos A=a+a cos B, 由正弦定理可得sin B cos A=sin A+sin A cos B,即sin B cos A-sin A cos B=sin A, 所以sin (B-A)=sin A,所以B-A=A或B-A+A=π(舍去),所以B=2A, 由正弦定理得,b===2cos A, 而0<A<π,0<B=2A<π,0<C=π-3A<π,所以0<A<,所以<cos A<1,所以b=2cos A∈(1,2),所以b的取值范围为(1,2). 故选B.] 4.(2024·黑龙江哈尔滨三模)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=,BC边上的中线AD长为1,则bc的最大值为(  ) A.   B. C.   D.2 A [由题意得∠ADB+∠ADC=π, 所以cos ∠ADB+cos ∠ADC=0, 又a=,且D是BC的中点, 所以DB=DC=, 在△ABD中,cos ∠ADB==, 在△ADC中,cos ∠ADC==, 所以cos ∠ADC+cos ∠ADB=+=0, 即b2+c2=,得2bc≤b2+c2=⇒bc≤,当且仅当b=c=时取等号.故选A.] 5.(多选)(2024·贵州黔南二模)已知锐角△ABC的三个内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且△ABC的面积为(a2+c2-b2),则下列说法正确的是(  ) A.B= B.A的取值范围为 C.若b=,则△ABC的外接圆的半径为2 D.若a=,则△ABC的面积的取值范围为 ABD [对于A,由题意可得ac sin B=(a2+c2-b2),由余弦定理可得a2+c2-b2=2ac cos B, 即有ac sin B=×2ac cos B=ac cos B, 即sin B=cos B, 故tan B=,由B∈,得B=,故A正确; 对于B,由A∈,C=π-A-B=π-A∈,解得A∈,故B正确; 对于C,由正弦定理可得2R===2,即R=1,故C错误; 对于D,若a=,则S=ac sin B=×c×=, 由正弦定理可得=,即c=·sin C=, 即S==×=·=· =+, 由A∈,则tan A∈, 故S∈,故D正确.故选ABD.] 6.(多选)(2024·江西鹰潭一模)在△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,·=2S,下列选项正确的是(  ) A.A= B.若b=2,则△ABC只有一解 C.若△ABC为锐角三角形,则b的取值范围是(2,4] D.若D为BC边上的中点,则AD的最大值为2+ ABD [对于A,因为·=2S,所以bc cos A=2×bc sin A,则tan A=, 因为A∈(0,π),所以A=,故A正确; 对于B,因为b=2=a,则B=A=,C=,故△ABC只有一解,故B正确; 对于C,若△ABC为锐角三角形,则B∈,C∈,则 则<B<, 即sin B∈, 由正弦定理可知b==4sin B∈(2,4),故C错误; 对于D,若D为BC边上的中点,则=(), 所以=(+2·)=(b2+c2+bc), 由余弦定理知a2=b2+c2-2bc cos A=b2+c2-bc=4,得b2+c2=bc+4, 又b2+c2=bc+4≥2bc,所以bc≤=4+8, 当且仅当b=c=+时取等号, 所以=(b2+c2+bc)=(4+2bc)≤=7+4, 即AD≤=2+,故D正确. 故选ABD.] 7.已知在△ABC中,AD为BC边上的中线,且BD=2,AD=4,则cos ∠BAC的最小值为________.  [依题意,CD=BD=2,AD=4,如图. 在△ABD中,由余弦定理得, AB2=AD2+BD2-2AD·BD cos ∠ADB =20-16cos ∠ADB, 在△ACD中,由余弦定理得, AC2=AD2+CD2-2AD·CD cos ∠ADC =20-16cos ∠ADC, 而∠ADB+∠ADC=π, 即cos ∠ADB+cos ∠ADC=0, 两式相加得AB2+AC2=40, 于是2AB·AC≤AB2+AC2=40,当且仅当AB=AC=2时取等号. 在△ABC中,cos ∠BAC===, 所以cos ∠BAC的最小值为.] 8.(2024·四川南充二模)在△ABC中,a,b,c分别为内角A,B,C的对边.已知a=2,2sin B+2sin C=3sin A,则sin A的最大值为________.  [因为a=2,2sin B+2sin C=3sin A, 所以由正弦定理可得b+c=3. 由余弦定理a2=b2+c2-2bc cos A, 得22=(b+c)2-2bc-2bc cos A, 整理得cos A=-1. 因为bc≤=,当且仅当b=c=时,等号成立, 所以cos A≥,又sin2A=1-cos2A,所以sin2A≤,即sin A≤.] 9.(2024·辽宁沈阳一模)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,满足b(b+a)=c2. (1)求证:C=2B; (2)若△ABC为锐角三角形,求2sin C+cos B-sin B的最大值. [解] (1)证明:因为b(b+a)=c2,即c2=b2+ab,由余弦定理得c2=b2+a2-2ab cos C, 所以ab=a2-2ab cos C,即b=a-2b cos C, 所以sin B=sin A-2sin B cos C, 又sin A=sin (π-B-C)=sin (B+C)=sin B cos C+cos B sin C, 所以sin B=sin B cos C+cos B sin C-2sin B cos C=cos B sin C-sin B cos C=sin (C-B), 又B,C∈(0,π),所以B=C-B或B+C-B=π(舍),所以C=2B,命题得证. (2)由(1)知C=2B,所以2sin C+cos B-sin B=2sin 2B+cos B-sin B, 令t=cos B-sin B=sin , 又因为△ABC为锐角三角形, 所以 得到<B<,所以-B∈, 又sin =sin =sin cos -cos sin =, 所以t∈,又sin 2B=1-(cos B-sin B)2=1-t2, 所以2sin C+cos B-sin B=2(1-t2)+t=-2t2+t+2=-2+,所以当t=时,2sin C+cos B-sin B取到最大值为. 10.如图,在平面四边形ABCD中,AB=AD=20,∠BAD=,∠BCD=. (1)若∠ABC=,求BC的长; (2)求四边形ABCD周长的最大值. [解] (1)连接BD. 因为AB=AD=20,∠BAD=, 故△ABD为等边三角形,所以BD=20, 所以∠CBD=∠ABC-∠ABD=-=, 则∠BDC=π-∠BCD-∠CBD=, 由正弦定理得=, 所以BC==. (2)在△BCD中,由余弦定理可得400=BD2=BC2+CD2-2BC·CD cos =BC2+CD2+BC·CD=(BC+CD)2-BC·CD≥(BC+CD)2-=, 所以BC+CD≤,当且仅当BC=CD=时,等号成立. 因此,四边形ABCD周长的最大值为40+. 7 / 7 学科网(北京)股份有限公司 $$

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