内容正文:
第二课时 正弦定理的应用(习题课)
1
典例研析
01
拓视野 三角形解的个数问题 能力提升
02
目录
课时作业
03
2
01
PART
典例研析
目 录
题型一|三角形解的个数的判断
【例1】 根据下列条件,判断三角形是否有解,若有解,有几个解:
(1)a= ,b= ,A=120°;
(2)a=60,b=48,B=60°.
解:法一 (1)∵A>90°且a>b,
∴有一解,即这样的三角形是唯一的.
(2)∵a sin B=60× =30 ,b=48,
∴b<a sin B,无解,即不存在这样的三角形.
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法二 (1)∵A=120°,由 = ,
得 sin B= = = ,
∵A>B,∴B=45°.
∴有一解,即这样的三角形是唯一的.
(2)由 = ,
得 sin A= = = >1,
与0< sin A≤1矛盾,
∴无解,即不存在这样的三角形.
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通性通法
已知任意两边及其中一边的对角判断三角形解的个数的方法
(1)应用三角形中大边对大角的性质以及正弦函数的值域判断解的个
数;
(2)在△ABC中,已知a,b和A,以点C为圆心,以边长a为半径画
弧,此弧与除去顶点A的射线AB的公共点的个数即为三角形解的个数,解
的个数见下表:
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A为锐角 A为钝角或直角
图形
关系式 ①a=b sin A
②a≥b b sin A<a<b a<b sin
A a>b a≤b
解的个数 一解 两解 无解 一解 无解
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【跟踪训练】
在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,根据下列条件解三
角形,其中有两个解的是( )
A. a=8,b=10,A=45°
B. a=60,b=81,B=60°
C. a=7,b=5,A=80°
D. a=14,b=20,A=45°
√
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解析: 对于A,若a=8,b=10,A=45°,由正弦定理可得 =
,得 = ,得 sin B= > = sin A,再根据b>a,可得
B>A,得B可能是锐角也可能是钝角,即角B有2个值,故△ABC有两
解;对于B,若a=60,b=81,B=60°,由正弦定理可得 = ,
得 = ,得 sin A= < = sin B,再根据b>a,可得B>
A,A只能是锐角,故△ABC有一个解;对于C,
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若a=7,b=5,A=80°,由正弦定理可得 = ,得 = ,得 sin B= <1,再根据b<a,则B只能是锐角,故△ABC有一解;对于D,若a=14,b=20,A=45°,则由正弦定理可得 = ,得
= ,求得 sin B= >1,故B无解,得△ABC不存在.
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题型二|判断三角形的形状
【例2】 在△ABC中,a cos =b cos ,判断△ABC的形状.
解:法一(化角为边) ∵a cos =b cos ( -B),∴a sin A=b
sin B.
由正弦定理可得a· =b· (R为△ABC外接圆的半径),
∴a2=b2,∴a=b,
∴△ABC为等腰三角形.
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法二(化边为角) ∵a cos =b cos ,
∴a sin A=b sin B.
由正弦定理可得2R sin 2A=2R sin 2B(R为△ABC外接圆的半径),即 sin
A= sin B,
∴A=B(A+B=π不合题意舍去).
故△ABC为等腰三角形.
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【母题探究】
(变条件)本例条件变为“在△ABC中,c-a cos B=(2a-b) cos A”
问题不变.
解:由c-a cos B=(2a-b) cos A,得 sin C- sin A cos B=2 sin A cos A
- sin B cos A,所以 sin (A+B)- sin A cos B=2 sin A cos A- sin B cos
A,即2 cos A( sin B- sin A)=0,所以 cos A=0或 sin B= sin A,又0<
A<π,0<B<π,所以A= 或A=B或A+B=π(舍去).所以△ABC是
等腰三角形或直角三角形.
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通性通法
利用正弦定理判断三角形形状的两条途径
(1)化角为边.将题目中的所有条件,利用正弦定理化角为边,再根据多
项式的有关知识(分解因式、配方等)得到边的关系,如a=b,a2+b2
=c2等,进而确定三角形的形状.化角为边常利用的公式为: sin A= ,
sin B= , sin C= (R为△ABC外接圆的半径);
(2)化边为角.将题目中的所有条件,利用正弦定理化边为角,再根据三
角函数的有关知识得到三个内角的关系,进而确定三角形的形状.化边为
角常利用的公式为:a=2R sin A,b=2R sin B,c=2R sin C(R为△ABC
外接圆的半径).
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【跟踪训练】
在△ABC中,已知b=a sin C,c=a sin B,试判断△ABC的形状.
解:法一 由b=a sin C,c=a sin B,得 = ,
由正弦定理,得 = ,所以b2=c2,
又因为b,c>0,所以b=c,
所以B=C.
由b=a sin C,得 sin B= sin A sin C= sin A sin B,
所以 sin A=1,又因为0<A<π,
所以A= ,
所以△ABC是等腰直角三角形.
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法二 由b=a sin C,c=a sin B,得 = ,
由正弦定理,得 = ,
所以 sin 2B= sin 2C.
又因为0<B<π,0<C<π,
所以 sin B>0, sin C>0,
所以 sin B= sin C,
所以B=C.
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所以A= ,
所以△ABC为等腰直角三角形.
由b=a sin C,得 sin B= sin A sin C= sin A sin B,
所以 sin A=1,
又因为0<A<π,
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题型三|利用正弦定理求最值或取值范围
【例3】 已知a,b,c分别为△ABC三个内角A,B,C的对边,且a
cos B+ a sin B=b+c.
(1)求A;
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解:由正弦定理得 sin A cos B+ sin A sin B= sin B+ sin C,则 sin A cos B
+ sin A sin B= sin B+ sin (A+B),
即 sin A cos B+ sin A sin B= sin B+ sin A cos B+ cos A sin B,
即 sin A sin B- cos A sin B= sin B.
因为 sin B≠0,所以 sin A- cos A=1,即2 sin ( A- )=1,即 sin
( A- )= .
因为0<A<π,所以- <A- < ,所以A- = ,故A= .
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(2)若a=2 ,求△ABC周长的取值范围.
解:记△ABC的周长为L,则L=a+b+c,因为a=2 ,a cos B+
a sin B=b+c,
所以b+c=2 ( cos B+ sin B)=4 sin ( B+ ),所以L=2
+4 sin ( B+ ).
因为0<B< ,所以 <B+ < ,所以 < sin ( B+ )≤1,
故4 <2 +4 sin ( B+ )≤6 ,则周长L的取值范围为
(4 ,6 ].
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通性通法
利用正弦定理解决三角形中取值范围或最值问题的策略
(1)先利用正弦定理理清三角形中元素间的关系或求出某些元素;
(2)将所求最值或取值范围的量表示成某一变量的函数(三角函数),
从而转化为求函数的值域或最值问题.
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【跟踪训练】
在△ABC中,已知a=2,A= ,则该三角形面积的最大值为( )
A. 2+ B. 2-
C. 3+ D. 3-
√
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解析: ∵A= ,∴B+C= .
∵ = = = =4,
∴b=4 sin B,c=4 sin C=4 sin ( -B)=2 cos B+2 sin B,
∴S△ABC= bc sin A=2 sin B cos B+2 sin 2B=2 sin ( 2B- )+ .
∵0<B< ,∴- <2B- < ,∴ sin ( 2B- )∈( - ,
1],∴S△ABC= bc sin A=2 sin ( 2B- )+ ∈(0,2+ ],
即该三角形面积的最大值为2+ .
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02
PART
拓视野 三角形解的个数问题
能力提升
目 录
在初中我们学习了三角形全等的判定,你还记得三角形全等的判定方
法吗?两边和其中一边的对角分别相等的两个三角形不一定全等,即两边
和其中一边的对角分别相等不能作为判定两个三角形全等的依据.如图,
在△ABC和△ADC中,AC=AC,CB=CD,∠CAD=∠CAB,其中A
是CB,CD的对角,△ABC与△ADC不全等.
也就是说,已知两边和其中一边的对角解三角形时,解的个数不唯
一,分为两解、一解和无解三种情况.
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【问题探究】
1. 你能从代数的角度分析解的情况吗?
提示:在△ABC中,已知a,b,A,由正弦定理可得 sin B= sin A.
(1)当 sin B>1时,这样的B不存在,即三角形无解;
(2)当 sin B=1时,B=90°,若A<90°,则三角形有一解,否则无解;
(3)当 sin B<1时,B有两个(一个为锐角,一个为钝角),其中设锐角
为α,钝角为β,则当A+α>180°时,三角形无解;当A+α<180°,且
A+β<180°时,有两解;当A+α<180°,且A+β>180°时,有一解.
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2. 你能从几何的角度分析解的情况吗?
提示:在△ABC中,已知a,b和A,解三角形.
当A为锐角时,如图所示.
当A为直角或钝角时,如图所示.
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目 录
【迁移应用】
1. 在△ABC中,A=60°,a= ,b= ,则△ABC解的情况是( )
A. 无解 B. 有唯一解
C. 有两解 D. 不能确定
解析:∵A为锐角且a>b,∴△ABC解的个数唯一.
√
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2. 在△ABC中,c= ,A=45°,a= ,求b和B,C.
解:∵ = ,
∴ sin C= = = .
∵0°<C<180°,∴C=60°或C=120°.
当C=60°时,B=75°,由正弦定理,得b= = = ;
当C=120°时,B=15°,b= = = .
故b= ,B=75°,C=60°或b= ,B=15°,C=120°.
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目 录
3. 在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知满足B=
60°,b=2的三角形有两解,求a的取值范围.
解:因为三角形有两解,所以
即 解得2<a< ,
则a的取值范围是 .
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1. 在△ABC中,a=b sin A,则△ABC一定是( )
A. 锐角三角形 B. 直角三角形
C. 钝角三角形 D. 等腰三角形
解析:由题意有 =b= ,则 sin B=1,由B∈(0,π),故角
B为直角,故△ABC是直角三角形.
√
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2. 在△ABC中,若b=30,c=15,C=26°,则此三角形解的情况是
( )
A. 一解 B. 两解
C. 无解 D. 无法确定
解析: ∵b=30,c=15,C=26°,∴c>b sin C. 又∵c<b,∴此
三角形有两解,故选B.
√
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目 录
3. 在△ABC中,若C=2B,则 的取值范围为 .
解析:因为A+B+C=π,C=2B,
所以A=π-3B>0,所以0<B< ,所以 < cos B<1.因为 = =
=2 cos B,
所以1<2 cos B<2,故1< <2.
4. 已知在△ABC中,若 = ,则该三角形为 .
解析:由题 = 及正弦定理可得, = ,所以 cos A= cos
B,又A,B是△ABC内角,所以A=B. 所以该三角形为等腰三角形.
(1,2)
等腰三角形
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目 录
5. 在△ABC中,求证: = .
证明:因为 = = =2R(R为△ABC外接圆半径),所以左边
=
= = = =右边.
所以等式成立.
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课时作业
03
PART
目 录
1. 在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若B=30°,c=
2 ,b=2,则A=( )
A. 30° B. 60°
C. 60°或90° D. 30°或90°
解析: ∵B=30°,c=2 ,b=2,∴由正弦定理可得 sin C=
= .由C∈(0°,180°),可得C=60°或C=120°.又∵A=180°
-B-C,∴A=90°或A=30°.
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目 录
2. 在△ABC中,已知角A,B,C所对的边分别为a,b,c,a=x,b=
2,B=45°,若三角形有两个解,则x的取值范围是( )
A. x>2 B. x<2
C. 2<x<2 D. 2<x<2
解析: 依题意,a>b,即x>2,由 sin A= = <1,得x<
2 ,所以x的取值范围是2<x<2 .
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目 录
3. 在△ABC中,若 sin C· sin B= cos 2 ,则△ABC是( )
A. 等腰三角形 B. 等边三角形
C. 直角三角形 D. 等腰直角三角形
解析: 因为 sin C· sin B= cos 2 = ,整理得到2 sin C· sin B=1+
cos A=1- cos (C+B)=1- cos C cos B+ sin C· sin B,即 cos C cos B+
sin C· sin B= cos (C-B)=1,又0<C<π,0<B<π,得到-π<C-
B<π,所以C-B=0,即C=B,故选A.
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目 录
4. 在△ABC中,若A<B<C,且A+C=2B,最大边为最小边的2倍,
则A∶B∶C=( )
A. 1∶2∶3 B. 2∶3∶4
C. 3∶4∶5 D. 4∶5∶6
解析: 由A<B<C,且A+C=2B,A+B+C=π,可得B= ,因
为最大边为最小边的2倍,所以c=2a,所以 sin C=2 sin A,即 sin
=2 sin A⇒tan A= ,由于0<A<π,所以A= ,从而C= ,则
A∶B∶C=1∶2∶3.
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目 录
5. 已知在△ABC中,∠BAC的角平分线AD与边BC相交于点D,且AC=
2,AB=3,∠BAC=60°,则AD的长为( )
A. B.
√
解析:依题意,设AD=x,∠BAD=∠CAD= ∠BAC=30°,由S△BAD+S△CAD=S△BAC,可得 ×3x sin 30°+ ×2x sin 30°= ×2×3 sin 60°,解得x= .故选C.
C. D.
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目 录
6. 〔多选〕在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,则( )
A. a<b sin A B. a≥b sin A
C. a sin B=b sin A D. a sin A=b sin B
解析:对于A、B,注意到0< sin B≤1,又 sin A>0,则 sin A sin B≤ sin A,然后由正弦定理边角互化可得b sin A≤a,故A错误,B正确;对于C、D,由正弦定理边角互化,ab=ab⇒a sin B=b sin A,故C正确;a sin A=b sin B⇔a2=b2,题目条件不足,无法判断.故选B、C.
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目 录
7. 已知c=50,b=72,C=135°,则三角形解的个数为 .
解析:∵c<b,∴C<B,∴B+C>180°.故三角形无解.
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目 录
8. 在△ABC中,若 = = ,则△ABC的形状为 .
解析:根据正弦定理 = = ,
可得
由B,C的范围可得B=C=45°,
故A=90°,
则△ABC是等腰直角三角形.
等腰直角三角形
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目 录
9. 在△ABC中,若b=5,B= ,tan A=2,则 sin A= ,a
= .
解析:由tan A=2,得 sin A=2 cos A,
由 sin 2A+ cos 2A=1及0<A<π,得 sin A= .
∵b=5,B= , = ,
∴a= = =2 .
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目 录
10. 在△ABC中,已知 = ,试判断△ABC的形状.
解:∵ = ,a=2R sin A,b=2R sin B(R为△ABC外接圆的
半径),
∴ = .
又∵ sin A sin B≠0,
∴ sin A cos A= sin B cos B,
即 sin 2A= sin 2B,
∴2A=2B或2A+2B=π,
即A=B或A+B= .
故△ABC是等腰三角形或直角三角形.
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数学·必修第四册(B版)
目 录
11. 〔多选〕在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已
知c=6.点D满足 =2 ,且c sin A= a cos C,O是△ABC外心,
则下列判断正确的是( )
A. C=
B. △ABC的外接圆半径是2
C. OD=2
D. CD的最大值为2
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数学·必修第四册(B版)
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解析: 选项A,因为c sin A= a cos C,由正弦定
理得 sin C sin A= sin A cos C,又 sin A>0,所以tan C
= ,而C∈(0,π),所以C= ,A正确;选项B,
因为c=6,所以2R= = =4 ,所以R=2 ,
B正确;选项C,取AB的中点M,如图所示,在Rt△AOM中,OM= = = ,在Rt△DOM中,DM=1,OD= =2,C正确;选项D,CD≤CO+OD=2 +2,当且仅
当圆心O在CD上时取等号,所以CD的最大值为2 +2,D错误.
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数学·必修第四册(B版)
目 录
12. 在△ABC中, sin 2A= sin 2B+ sin 2C,且 sin A=2 sin B· cos C. 则A
= ,△ABC是 三角形.
解析:设 sin A= , sin B= , sin C= ,R为△ABC外接圆的半
径.∵ sin 2A= sin 2B+ sin 2C,∴ = + ,即a2=b2+
c2,故A=90°.∴C=90°-B, cos C= sin B. ∴2 sin B· cos C=2 sin
2B= sin A=1.∴ sin B= .∴B=45°或B=135°(A+B=225°>
180°,故舍去).∴△ABC是等腰直角三角形.
90°
等腰直角
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数学·必修第四册(B版)
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13. 在△ABC中,已知 = ,且 cos (A-B)+ cos C=1-
cos 2C.
(1)求证:△ABC为直角三角形;
解:证明:根据正弦定理,得
= = ,
∴b2-a2=ab. ①
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∵ cos (A-B)+ cos C=1- cos 2C,
∴ cos (A-B)- cos (A+B)=2 sin 2C,
∴ sin A sin B= sin 2C,
由正弦定理,得ab=c2. ②
把②代入①,得b2-a2=c2,
即a2+c2=b2,
∴△ABC是直角三角形.
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(2)求 的取值范围.
解:由(1)知B= ,∴C= -A,
∴ sin C= sin = cos A.
根据正弦定理,得 = = sin A+ cos A= sin .
∵0<A< ,∴ <A+ < ,
∴ < sin ≤1,
∴1< sin ( A+ )≤ .
即 的取值范围是(1, ].
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数学·必修第四册(B版)
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14. 〔多选〕已知△ABC中,AB=4,A= .则( )
A. 若BC=2 ,则△ABC有两解
B. 若△ABC是钝角三角形,则0<AC<2
C. 若△ABC是锐角三角形,则2 <BC<4
D. 的最大值是
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数学·必修第四册(B版)
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解析:因为△ABC中,AB=4,A= ,BC=2 ,由正弦定理得 = ,即 = ,故 sin C=1,所以C= ,故△ABC有一解,故A错误;因为A= ,AB=4,△ABC为钝角三角形,当B为钝角时,AC2
>BC2+AB2>AB2=16,即AC>4,故B错误;因为△ABC为锐角三角
形,所以C∈( 0, ),B∈( 0, ),所以C∈( , ), sin C∈
( ,1), ∈(1,2).又因为 = ,BC= × = ∈
(2 ,4 ),故C正确;因为 = = sin B≤ ,当B= 时, 的最大值是 ,故D正确.故选C、D.
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数学·必修第四册(B版)
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15. 在锐角三角形ABC中,a,b,c为角A,B,C所对的边,( -1)
sin C= sin (B-C),且a=2.
(1)求B;
解:由正弦定理得( -1) sin C= sin (B-C),即 sin A- sin
C= sin (B-C),
所以 sin (B+C)- sin C= sin (B-C),
即 sin B cos C+ cos B sin C- sin C= sin B cos C- cos B sin C,
可得2 cos B sin C= sin C,由 sin C≠0可得 cos B= ,由B∈(0, )知B
= .
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(2)求△ABC周长的取值范围.
解:由(1)知,B= ,A+C= .
由正弦定理知, = = ,可得b= ,c=
,
故△ABC的周长为a+b+c=2+ +
=2+ =3+ =3+ =3+ .
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由△ABC是锐角三角形知,A+B> ,B+C> ,即A> ,C> .
又A+C= ,故 <A< , < < ,tan = = =2- ,
故tan <tan <tan ,2- <tan <1,所以3+ <3+ <6+2 ,
故△ABC周长的取值范围是(3+ ,6+2 ).
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