内容正文:
三角形中的“特征”线
类型一 三角形的中线问题
(2025·温州一模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知2b cos C=ac-2c cosB.
(1)求c;
(2)若D为AB边的中点,CD=,∠ACB=60°,求△ABC的周长.
【解】 (1)方法一:由题意,得2sin B cos C=c sin A-2cos B sin C,则2sin (B+C)=c sin A,
所以2sin A=c sin A,
因为在△ABC中,sin A>0,
所以c=2.
方法二:由题意,得2b·=ac-2c·,所以a2+b2-c2=a2c-a2-c2+b2,
因此2a2=a2c,因为a>0,所以c=2.
(2)方法一:利用向量关系,可得=(+),
||2=(b2+a2+ab)=2,
又由余弦定理,得c2=a2+b2-2ab cos ∠ACB,
所以4=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab,
因此ab=2,a+b=,
所以△ABC的周长为+2.
方法二:因为∠ADC+∠BDC=π,
所以cos ∠ADC+cos ∠BDC=0.
因此+=0,所以a2+b2=6,
又由余弦定理,得c2=a2+b2-2ab cos ∠ACB,
所以4=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab,
因此ab=2,a+b=,
所以△ABC的周长为+2.
方法三:以△ABC的边CA,CB为邻边,将△ABC补成平行四边形(图略),利用平行四边形边长与对角线长的关系可得,22+(2)2=2(a2+b2),所以a2+b2=6.
又由余弦定理,得c2=a2+b2-2ab cos ∠ACB,
所以4=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab,
因此ab=2,a+b=,
所以△ABC的周长为+2.
【解题技法】
(2025·台州一模)已知△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且2c-b=2a cosB.
(1)求角A;
(2)若△ABC的面积为4,D为AC边的中点,求BD长度的最小值.
解:(1)在△ABC中,由2c-b=2a cos B及正弦定理得,2sin C-sin B=2sin A cos B,则sin B=2sin (A+B)-2sin A cos B=2(sin A cos B+cos A sin B)-2sin A cos B=2cos A sin B,而sin B>0,则cos A=,又A∈(0,π),所以A=.
(2)依题意,S△ABC=bc sin A=4,由(1)知A=,得bc=16,
在△ABD中,由余弦定理得BD2=()2+c2-2··c·cos A=+c2-bc≥bc-bc=8,当且仅当b=2c=4时取等号,所以BD的最小值为2.
类型二 三角形的角平分线问题
(2025·福州一模)在锐角三角形ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且c-2b cos A=b.
(1)求证:A=2B;
(2)若∠BAC的平分线交BC于点D,AD=1,sin B=,求+的值.
【解】 (1)证明:由正弦定理可得sin C-2sin B cos A=sin B,因为A+B+C=π,
所以sin (A+B)-2sin B cos A=sin A cos B-sin B cos A=sin (A-B)=sin B,
因为A∈(0,),B∈(0,),
所以A-B∈(-,),
因为y=sin x在(-,)上单调递增,
所以A-B=B,即A=2B.
(2)因为sin B=,B为锐角,
所以cos B=,sin ∠BAC=sin 2B=2sin B cos B=,
依题意有S△ABC=S△ABD+S△ACD,由(1)可知∠BAC=2B,
所以bc sin ∠BAC=(b+c)×AD×sin B,
又因为AD=1,所以bc=(b+c),化简得8bc=5(b+c),
两边同除以bc可得8=5(),所以+=.
【解题技法】
(2025·武汉调研)已知△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且2c-b=2a sin (C-).
(1)求角A;
(2)若a=,D为边BC上一点,AD为∠BAC的平分线,且AD=1,求△ABC的面积.
解:(1)2c-b=2a sin (C-)=a(sin C-cos C),结合正弦定理得2sin C-sin B=sin A(sin C-cos C),
所以2sin C-sin (A+C)=sin A sin C-sin A cos C,
整理得2sin C=sin A sin C+cos A sinC.
又sin C≠0,所以sin A+cos A=2,即sin (A+)=1.
又0<A<π,所以A=.
(2)S△ABD+S△ACD=S△ABC,即(b+c)·AD·sin =bc sin ,整理得b+c=bc.
由余弦定理a2=b2+c2-2bc cos ∠BAC,得b2+c2-bc=6,
即(b+c)2-3bc=6,将b+c=bc代入得3b2c2-3bc=6,(bc-2)(bc+1)=0,所以bc=2.
所以S△ABC=bc sin =.
类型三 三角形的高线问题
(2025·广东六校联考)设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且b cos C+c sin B=a.
(1)求角B的大小;
(2)若AB边上的高为,求cos ∠ACB.
【解】 (1)在△ABC中,A=π-(B+C).
所以sin A=sin [π-(B+C)]=sin (B+C)=sin B cos C+sin C cos B.
由正弦定理,得a=b cos C+c cos B,
又a=b cos C+c sin B,
所以sin B=cos B,
又B∈(0,π),所以B=.
(2)易知A为锐角,如图,过点C作AB边上的高CD,交AB于点D,则CD=,且△BCD和△ACD都是直角三角形.
因为B=,所以△BCD是等腰直角三角形,
所以BD=CD=,AD=AB-BD=c.
由勾股定理得,BC2=BD2+CD2,AC2=AD2+CD2,所以BC=c,AC=c.
在△ABC中,
由余弦定理得cos ∠ACB=.
因此cos ∠ACB==-.
【解题技法】
注意 若h1,h2,h3分别为△ABC的边a,b,c上的高,则h1∶h2∶h3=∶∶=∶∶.
(2025·北京卷改编)在△ABC中,cos A=-,a sin C=4.
(1)求c;
(2)若△ABC面积为10,求BC边上的高.
解:(1)因为cos A=-,A∈(0,π),
所以sin A==,
由正弦定理有a sin C=c sin A=c=4,
解得c=6.
(2)设BC边上的高为AD.
因为△ABC的面积是10,
则S△ABC=bc sin A=b×6×=10,
解得b=5,
由余弦定理可得a===9可以唯一确定,
这表明此时△ABC是存在的,且BC边上的高满足S△ABC=a·AD=AD=10,即AD=.
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