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三角形的三线——高线、中线、角平分线
微练(三十八)
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一、单项选择题
1.在△ABC中,已知B=,BC上的高为BC,则cos A为( )
A.- B.
C.- D.
因为B=,BC边上的高等于BC,所以AB==BC,AC2=AB2+BC2-2AB×BC×cos 45°=BC2,所以cos A==-.
2.在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且asin B+bcos A=0,若D是BC的中点,AD=,b=3,则c=( )
A.3 B.4
C.5 D.6
因为asin B+bcos A=0,所以sin Asin B+sin Bcos A=0,因为sin B≠0,所以tan A=-,因为0<A<π,所以A=,若D是BC的中点,则=(+),两边平方可得=(c2+b2-bc),即c2+b2-bc=13,若b=3,则c2-3c-4=0,解得c=4或c=-1(舍去).故选B.
3.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知A=,BC边上的高AD=,则++=( )
A.3 B.2
C.5 D.1
在△ABC中,BC边上的高AD=,由S△ABC=a×a=bcsin,得a2=bc.在△ABC中,由余弦定理得a2=b2+c2-2bccos=b2+c2-bc,所以b2+c2-bc=bc,得b=c,所以a=b=c.所以++=1+1+1=3.
4.在斜△ABC中,设角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知asin A+bsin B-csin C=3bsin Bcos C,若CD是∠ACB的平分线,且CD=AC=2,则cos∠ACB=( )
A. B.
C. D.
如图,asin A+bsin B-csin∠ACB=3bsin Bcos∠ACB,由正弦定理可得a2+b2-c2=3b2cos∠ACB,由余弦定理可得a2+b2-c2=2abcos∠ACB,由于∠ACB≠,所以cos∠ACB≠0,所以2a=3b,由于CD=AC=2,所以b=2,a=3,由于=
===,所以BD=AD,
由余弦定理可得BD2=32+22-2×3×2×cos=13-12cos,AD2=22+22-2×2×2×cos=8-8cos,因为BD=AD,所以4BD2=9AD2,所以52-48cos=72-72cos,所以cos=,所以cos∠ACB=2cos2-1=2×2-1=,故选B.
二、多项选择题
5.在△ABC中,AB=2,AC=3,∠BAC=60°,则( )
A.△ABC的周长是5+
B.BC边上的中线长为
C.BC边上的角平分线长为
D.BC边上的高长为
因为在△ABC中,AB=2,AC=3,∠BAC=60°,所以由余弦定理得BC===,所以△ABC的周长是2+3+=5+,故A正确;设BC边上的中线为AD,则2=+,两边平方,可得42=2+2+2·=22+32+2×2×3×,解得||=,故B错误;设BC边上的角平分线为AE,则∠BAE=∠CAE==30°,则由S△ABC=S△BAE+S△CAE得,
×2×3×sin60°=×2×AEsin 30°+×3×AEsin 30°,解得AE=,故C正确;设BC边上的高为AH,因为AB=2,AC=3,∠BAC=60°,BC=,所以S△ABC=×2×3×=××AH,解得AH=,故D正确.故选ACD.
三、填空题
6.已知△ABC的面积为2,AB=2,AC=4,则△ABC的中线AD的长为________.
或
由题意得S△ABC=AB·ACsin A=4sin A=2⇒sin A=,故A=或A=.当A=时,由=(+),得2=(+)2=(2+2+2·cos A)==7,所以AD的长为.当A=π时,同上过程,得2==3,所以AD的长为.
7.已知三角形ABC中,BC=6,角A的平分线交BC于点D,若=,则三角形ABC面积的最大值为________.
12
设AB=x,∠BAC=θ,则在△ABD中,由正弦定理可得= ①,在△ACD中,由正弦定理可得= ②,又∠ADB+∠ADC=π,所以sin∠ADB=sin∠ADC,又=,联立①②
式可得=,则AC=2x,设三角形ABC的面积为S,则S=AB·AC·sin∠BAC=x·2x·sin θ=x2·sin θ,在△ABC中,由余弦定理可得cos∠BAC==,则S2=x4·sin2θ=x4·(1-cos2θ)=x4·=x4-=-(9x4-360x2+362)=-(x4-40x2+144)=-,当x2=20时,S2有最大值,(S2)max=×256=144,所以Smax=12.
8.在△ABC中,内角A,B,C所对边的长分别为a,b,c,且满足A=,a=,·=3,AD是△ABC的中线,则AD=________.
由平面向量数量积的定义可得·=-·=-bccos A=bc=3,可得bc=6,由余弦定理可得a2=19=b2+c2-2bccos A=b2+c2+bc=b2+c2+6,可得b2+c2=13,因为AD是△ABC的中线,则=(+),即2=+,所以,4||2=2+2+2·=b2+c2+2bccos=b2+c2-bc=13-6=7,所以,2AD=,故AD=.
四、解答题
9.记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知a+acos C=csin(B+C).
(1)求角C的大小;
(1)依题意,得a+acos C=csin A,根据正弦定理得sin A+sin Acos C=sin Csin A,因为0<A<π,所以sin A>0,则1+cos C=sin C,即sin C-cos C=1,即sin C-cos C=,所以sin=.又0<C<π,则C-=,所以C=.
(2)若点D在AB上,CD平分∠ACB,a=2,c=,求CD的长.
(2)在△ABC中,根据余弦定理,得c2=a2+b2-2abcos=a2+b2-ab,即7=4+b2-2b,解得b=3或b=-1(舍去),依题意,得S△ACD+S△BCD=S△ABC,即a·CD·sin+b·CD·sin=ab·sin,化简得(a+b)·CD=ab,则CD=.
10.记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知2csin B=(2a-c)tan C.
(1)求角B;
(1)因为2csin B=(2a-c)tan C,所以2sin Csin B=(2sin A-sin C)·,sin C≠0,则2sin Bcos C=2sin A-sin C=2sin(B+C)-sin C=2(sin Bcos C+cos Bsin C)-sin C,整理得2sin Ccos B=sin C.又sin C≠0,所以cos B=,而B∈(0,π),所以B=.
(2)若c=3a,D为AC的中点,BD=,求△ABC的周长.
(2)由c=3a,及余弦定理得b2=a2+c2-2accos B=a2+9a2-2a×3a×cos=7a2,b=a.又D是AC的中点,则AD=CD=a.在△ABD中,由余弦定理,得cos∠ADB=.在△CBD中,由余弦
定理,得cos∠CDB=.因为∠CDB+∠ADB=π,cos∠CDB+cos∠ADB=0,所以+=0,解得a=2,所以△ABC的周长为a+b+c=a+a+3a=8+2.
$$