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第四章 三角函数与解三角形
必刷小题8 解三角形
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一、单项选择题
1.在△ABC中,sin A= eq \f(2\r(5),5),AC= eq \r(5),B=45°,则BC等于( )
A.2 eq \r(5) B. eq \r(2)
C.2 eq \r(3) D.2 eq \r(2)
答案 D
解析 由正弦定理知, eq \f(BC,sin A)= eq \f(AC,sin B),
∴BC= eq \f(AC·sin A,sin B)= eq \f(\r(5)×\f(2\r(5),5),\f(\r(2),2))=2 eq \r(2).
2.在△ABC中,若a=b cos C,则△ABC是( )
A.锐角三角形 B.钝角三角形
C.直角三角形 D.等腰三角形
答案 C
解析 由余弦定理得cos C= eq \f(a2+b2-c2,2ab),
将其代入a=b cos C,
得a=b· eq \f(a2+b2-c2,2ab)= eq \f(a2+b2-c2,2a),
∴2a2=a2+b2-c2,
∴a2+c2=b2,即△ABC为直角三角形.
3.(2025·南京模拟)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知9sin2B=4sin2A,cosC= eq \f(1,4),则 eq \f(c,a)等于( )
A. eq \f(\r(11),4) B. eq \f(\r(10),4)
C. eq \f(\r(11),3) D. eq \f(\r(10),3)
答案 D
解析 ∵9sin2B=4sin2A,
∴9b2=4a2,即b= eq \f(2a,3),
∵cosC= eq \f(a2+b2-c2,2ab)= eq \f(a2+\f(4a2,9)-c2,\f(4a2,3))= eq \f(1,4),
∴ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,a)))
eq \s\up12(2)= eq \f(10,9),
则 eq \f(c,a)= eq \f(\r(10),3).
4.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,若a sin A+b(sin B+ eq \r(3)sin A)=c sin C,则C等于( )
A. eq \f(π,6) B. eq \f(π,3)
C. eq \f(2π,3) D. eq \f(5π,6)
答案 D
解析 因为a sin A+b(sin B+ eq \r(3)sin A)=c sin C,
所以由正弦定理得a2+b(b+ eq \r(3)a)=c2,
化简得a2+b2-c2=- eq \r(3)ab,
所以由余弦定理得cos C= eq \f(a2+b2-c2,2ab)
= eq \f(-\r(3)ab,2ab)=- eq \f(\r(3),2),
因为C∈(0,π),所以C= eq \f(5π,6).
5.(2025·咸阳模拟)在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,若A=60°,b=1, eq \f(b+c,sin B+sin C)= eq \f(2\r(3),3),则△ABC的面积为( )
A. eq \f(\r(3),2) B. eq \f(\r(3),4)
C. eq \f(1,2) D. eq \f(1,4)
答案 B
解析 在△ABC中,由正弦定理得
eq \f(a,sin A)= eq \f(b,sin B)= eq \f(c,sin C),
所以 eq \f(a,sin A)= eq \f(b+c,sin B+sin C)= eq \f(2\r(3),3),
则a= eq \f(2\r(3),3)sin A= eq \f(2\r(3),3)sin 60°= eq \f(2\r(3),3)× eq \f(\r(3),2)=1,
又b=1,A=60°,
所以△ABC是正三角形,所以△ABC的面积S△ABC= eq \f(1,2)ab sin 60°= eq \f(\r(3),4).
6.(2025·达州模拟)如图,测量河对岸的塔高AB时,可以选与塔底B在同一水平面内的两个观测点C,D,测得∠BCD=15°,∠CBD=30°,CD=10 eq \r(2) m,并在C处测得塔顶A的仰角为45°,则塔高AB等于( )
A.30 eq \r(2) m B.20 eq \r(3) m
C.30 m D.20 m
答案 D
解析 在△BCD中,∠BCD=15°,∠CBD=30°,CD=10 eq \r(2) m,
由正弦定理 eq \f(CD,sin ∠CBD)= eq \f(CB,sin ∠CDB),
可得 eq \f(10\r(2),sin 30°)= eq \f(CB,sin (180°-15°-30°)),
可得CB=20 eq \r(2)× eq \f(\r(2),2)=20(m),
在Rt△ABC中,∠ACB=45°,
所以塔高AB=BC=20 m.
7.(2025·东莞模拟)我国油纸伞的制作工艺巧妙.如图(1),伞不管是张开还是收拢,伞柄AP始终平分同一平面内两条伞骨所成的角∠BAC,且AB=AC,从而保证伞圈D能够沿着伞柄滑动.如图(2),伞完全收拢时,伞圈D已滑到D′的位置,且A,B,D′三点共线,AD′=40 cm,B为AD′的中点,当伞从完全张开到完全收拢,伞圈D沿着伞柄向下滑动的距离为24 cm,则当伞完全张开时,∠BAC的余弦值是( )
A.- eq \f(17,25) B.- eq \f(4\r(21),25)
C.- eq \f(3,5) D.- eq \f(8,25)
答案 A
解析 依题意分析可知,当伞完全张开时,AD=40-24=16(cm),
因为B为AD′的中点,
所以AB=AC= eq \f(1,2)AD′=20(cm),
当伞完全收拢时,AB+BD=AD′=40(cm),
所以BD=20(cm),
在△ABD中,cos ∠BAD= eq \f(AB2+AD2-BD2,2AB·AD)= eq \f(400+256-400,2×20×16)= eq \f(2,5),
所以cos ∠BAC=cos 2∠BAD=2cos2∠BAD-1=2× eq \f(4,25)-1=- eq \f(17,25).
8.(2025·郑州模拟)在锐角△ABC中,B=60°,AB=1,则AB边上的高的取值范围是( )
A. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),4),1)) B. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),4),\f(\r(3),2)))
C. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2),\r(3))) D. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),4),\r(3)))
答案 D
解析 设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,
则AB边上的高h=a sinB= eq \f(\r(3),2)a,
由正弦定理得a= eq \f(c sin A,sin C)= eq \f(sin (120°-C),sin C)= eq \f(\f(\r(3),2)cos C+\f(1,2)sin C,sin C)= eq \f(\r(3),2tan C)+ eq \f(1,2).
由△ABC为锐角三角形,可知30°<C<90°,
则tan C> eq \f(\r(3),3),
所以a= eq \f(\r(3),2tan C)+ eq \f(1,2)∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),2)),
从而h∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),4),\r(3))),
因此AB边上的高的取值范围是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),4),\r(3))).
二、多项选择题
9.△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知b sin A=(3b-c)sin B,且cos A= eq \f(1,3),则下列结论正确的是( )
A.a+c=3b
B.tan A=2 eq \r(2)
C.△ABC的周长为4c
D.a=c
答案 ABD
解析 由已知及正弦定理得ba=(3b-c)b,
整理得a=3b-c,即a+c=3b,故A正确;
由cos A= eq \f(1,3)可得sin A= eq \r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))\s\up12(2))= eq \f(2\r(2),3),
则tan A= eq \f(sin A,cos A)=2 eq \r(2),故B正确;
由余弦定理得a2=b2+c2-2bc cos A,
又a=3b-c,可得(3b-c)2=b2+c2-2bc· eq \f(1,3),
整理得3b=2c,则△ABC的周长为a+b+c=4b= eq \f(8,3)c,故C错误;
由以上可知,a=3b-c,3b=2c,可得a=c,故D正确.
10.(2025·广州模拟)在△ABC中,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a=3 eq \r(3),b=3,B=30°,则A=60°
B.若A>B,则sin A>sin B
C.若 eq \f(c,b)<cos A,则△ABC为钝角三角形
D.若a= eq \r(2),b=3,c2+ab=a2+b2,则△ABC的面积为3
答案 BC
解析 对于A,由于a=3 eq \r(3),b=3,B=30°,
利用正弦定理 eq \f(a,sin A)= eq \f(b,sin B),
解得sin A= eq \f(\r(3),2),
由于0°<A<150°,所以A=60°或120°,故A错误;
对于B,当A>B时,a>b,
根据正弦定理 eq \f(a,sin A)= eq \f(b,sin B),
可得sin A>sin B,故B正确;
对于C,若 eq \f(c,b)<cos A,
则c<b cos A,故2c2<2bc cos A,
结合余弦定理cos A= eq \f(b2+c2-a2,2bc),得a2+c2<b2,
故△ABC为钝角三角形,故C正确;
对于D,若a= eq \r(2),b=3,且c2+ab=a2+b2,
利用余弦定理可得ab=2ab cos C,
解得cos C= eq \f(1,2),
因为0°<C<180°,所以C=60°,
所以S△ABC= eq \f(1,2)ab sin C= eq \f(1,2)× eq \r(2)×3× eq \f(\r(3),2)= eq \f(3\r(6),4),故D错误.
11.(2025·宁波模拟)已知△ABC的三个内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且 eq \r(3)c cos A+a sin C=0,若角A的平分线交BC于点D,且AD=1,则下列结论正确的是( )
A.A= eq \f(2π,3)
B.A= eq \f(π,3)
C.b+c的最小值为2
D.b+c的最小值为4
答案 AD
解析 由 eq \r(3)c cos A+a sin C=0及正弦定理,
得 eq \r(3)sin C cos A+sin A sin C=0,
因为C∈(0,π),sin C≠0,所以 eq \r(3)cos A+sin A=0,即tan A=- eq \r(3),
因为A∈(0,π),所以A= eq \f(2π,3),故A正确,B错误;
S△ABC=S△ABD+S△ACD,
所以 eq \f(1,2)bc·sin eq \f(2π,3)= eq \f(1,2)c·1·sin eq \f(π,3)+ eq \f(1,2)b·1·sin eq \f(π,3),
所以bc=b+c,即 eq \f(1,b)+ eq \f(1,c)=1,
所以b+c=(b+c) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,b)+\f(1,c)))=2+ eq \f(b,c)+ eq \f(c,b)≥
2+2 eq \r(\f(b,c)·\f(c,b))=4,
当且仅当b=c=2时,等号成立,
所以b+c的最小值为4,故C错误,D正确.
三、填空题
12.(2025·新乡模拟)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,b=6,B=30°,a2+c2=3 eq \r(3)ac,则△ABC的面积为________.
答案 eq \f(3\r(3),2)
解析 因为b=6,B=30°,
所以62=a2+c2-2ac cos 30°=a2+c2- eq \r(3)ac,
因为a2+c2=3 eq \r(3)ac,
所以3 eq \r(3)ac- eq \r(3)ac=36,得ac=6 eq \r(3),故S△ABC= eq \f(1,2)ac sin B= eq \f(3\r(3),2).
13.如图所示,点A是等边△BCD外一点,且∠BAD= eq \f(2π,3),AD=2,BD=2 eq \r(3),则△ABC的周长为________.
答案 6+2 eq \r(3)
解析 在△ABD中,由余弦定理得,BD2=AB2+AD2-2AB·AD cos eq \f(2π,3),
整理可得AB2+2AB-8=0,
解得AB=2(负值舍去),
即AB=AD,∴∠ABD= eq \f(π,6),
又△BCD是等边三角形,∴∠ABC= eq \f(π,2),
又BC=BD=2 eq \r(3),由勾股定理可得AC=4,
∴△ABC的周长为6+2 eq \r(3).
14.在△ABC中,∠BAC=60°,AB=2,BC= eq \r(6),∠BAC的角平分线交BC于D,则AD=________.
答案 2
解析 如图所示,
记AB=c,AC=b,BC=a,
法一:由余弦定理可得,22+b2-2×2×b×cos 60°=6,
因为b>0,解得b=1+ eq \r(3),
由S△ABC=S△ABD+S△ACD可得,
eq \f(1,2)×2×b×sin 60°= eq \f(1,2)×2×AD×sin 30°+ eq \f(1,2)×AD×b×sin 30°,
解得AD= eq \f(\r(3)b,1+\f(b,2))= eq \f(2\r(3)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\r(3))),3+\r(3))=2.
法二:由余弦定理可得,22+b2-2×2×b×cos 60°=6,因为b>0,解得b=1+ eq \r(3),
由正弦定理可得, eq \f(\r(6),sin 60°)= eq \f(b,sin B)= eq \f(2,sin C),解得sin B= eq \f(\r(6)+\r(2),4),sin C= eq \f(\r(2),2),
因为1+ eq \r(3)> eq \r(6)> eq \r(2),所以C=45°,B=180°-60°-45°=75°,
又∠BAD=30°,所以∠ADB=75°,即AD=AB=2.
$$