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第11章 专题微课 解三角形及其应用
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1.在△ABC中,A,B,C的对边分别是a,b,c,已知cos 2A=cos(B+C),且b=2,c=6,则a= ( )
A. B.2
C. D.2
解析:选D cos 2A=-cos A=2cos2A-1,
即2cos2A+cos A-1=0,解得cos A=-1(舍去)或cos A=.
△ABC中,根据余弦定理a2=b2+c2-2bccos A=28,得a=2.故选D.
2.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若acos B-bcos A=c,且C=,则B= ( )
A. B.
C. D.
解析:选C 因为acos B-bcos A=c,所以由正弦定理得sin Acos B-sin Bcos A=sin C=sin(B+A),则2sin Bcos A=0.在△ABC中,sin B≠0,则cos A=0,A=.所以B=π-A-C=π--=,故选C.
3.(多选)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,b=1,a2+c2-b2=ac,sin2B=3sin Asin C,则 ( )
A.B=
B.ac=
C.△ABC的面积为
D.△ABC的周长为+1
解析:选ABD 由a2+c2-b2=ac,有cos B==,得B=,选项A正确;因为sin2B=3sin Asin C,由正弦定理有b2=3ac,b=1,得ac=,选项B正确;△ABC的面积为acsin B=××=,选项C错误;因为a2+c2-b2=ac,所以b2=1=a2+c2-ac=(a+c)2-3ac,解得a+c=,故△ABC的周长为+1,选项D正确.故选ABD.
4.在解三角形的问题中,其中一个比较困难的问题是如何由三角形的三边a,b,c直接求三角形的面积.据说这个问题最早是由古希腊数学家阿基米德解决的,他得到了海伦公式即S=,其中p=(a+b+c).我国南宋著名数学家秦九韶也在《数书九章》里面给出了一个等价解法,这个解法写成公式就是S=. 这个公式中的Δ应该是 ( )
A. B.
C. D.
解析:选C 由余弦定理知=accos B,所以S=casin B===
=,所以Δ=.故选C.
5.线段的黄金分割点定义:若点C在线段AB上,且满足AC2=BC·AB,则称点C为线段AB的黄金分割点.在△ABC中,AB=AC,A=36°,若角B的平分线交边AC于点D,则点D为边AC的黄金分割点.利用上述结论,可以求出cos 36°= ( )
A. B.
C. D.
解析:选B 设AB=2,AD=x,又AB=AC,所以CD=2-x.由黄金分割点的定义可得AD2=AC·CD,即x2=2·(2-x),解得AD=-1(负值已舍去). 在△ABD中,由余弦定理得cos 36°===.故选B.
6.定义平面向量的正弦积a※b=|a||b|sin 2θ(其中θ为a,b的夹角).已知△ABC中,※=※,则此三角形一定是 ( )
A.等腰三角形 B.直角三角形
C.锐角三角形 D.钝角三角形
解析:选A 在△ABC中,由※=※,得||||sin 2(π-B)=||||sin 2(π-C),则||sin 2B=||sin 2C.由正弦定理得sin Csin 2B=sin Bsin 2C,即2sin Csin Bcos B=2sin Bsin Ccos C,而sin Bsin C>0,因此cos B=cos C.又B,C∈(0,π),于是B=C,所以△ABC是等腰三角形.
7.(多选)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,∠ABC=,内角B的平分线交AC于点D,且BD=,则下列结论正确的是 ( )
A.+=1
B.b的最小值是2
C.a+3c的最小值是4
D.△ABC的面积最小值是
解析:选ABD 由题意得S△ABC=S△ABD+S△BCD,由角平分线以及面积公式得acsin =×asin +×csin ,化简得ac=a+c,所以+=1,故A正确;由A知ac=a+c≥2,当且仅当a=c时取等号,∴ac≥4,∴S△ABC=acsin∠ABC=ac≥,当且仅当a=c=2时取等号,故D正确;由余弦定理得b2=a2+c2-2accos∠ABC=a2+c2-ac=(a+c)2-3ac=(ac)2-3ac≥42-3×4=4,
所以b≥2,即b的最小值是2,当且仅当a=c=2时取等号,故B正确;由ac=a+c得+=1,∴a+3c=(a+3c)=1+++3≥4+2=4+2,
当且仅当即时取等号,故C错误.
8.(5分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若b=6,a=2c,B=,则△ABC的面积为 .
解析:由余弦定理得b2=a2+c2-2accos B.
又∵b=6,a=2c,B=,
∴36=4c2+c2-2×2c2×,∴c=2,a=4,∴S△ABC=acsin B=×4×2×=6.
答案:6
9.(5分)如图,在△ABC中,若AB=4,AC=7,BC边上的中线AD=,则BC= .
解析:设BD=DC=x.∵∠ADB+∠ADC=π,
∴cos∠ADB+cos∠ADC=+=+==0,∴x=,∴BC=2BD=9.
答案:9
10.(5分)如图,无人机在离地面高300 m的A处,观测到山顶M 处的仰角为15°、山脚C处的俯角为45°,已知∠MCN=60°,则山的高度MN为 m.
解析:∵AD∥BC,∴∠ACB=∠DAC=45°,∴AC=AB=300 m,又∠MCA=180°-60°-45°=75°,∠MAC=15°+45°=60°,∴∠AMC=45°,在△AMC中,由正弦定理得MC==300 m,∴ MN=MCsin∠MCN=300sin 60°=450 m.
答案:450
11.(5分)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且asin A=bsin B+(c-b)sin C,AD是△ABC的角平分线,D在边BC上,AD=,b=3c,则a的值为 .
解析:因为asin∠BAC=bsin B+(c-b)sin C,所以由正弦定理得a2=b2+c2-bc,即b2+c2-a2=bc,故cos∠BAC===,由∠BAC∈(0,π),可得∠BAC=.
因为AD是△ABC的角平分线,D在边BC上,可得∠BAD=∠DAC=,
所以由余弦定理可得
BD=,
CD=,因为b=3c,
所以由角平分线定理可得CD=3BD,
即=3,
整理可得c=,b=4,所以由余弦定理可得
a==.
答案:
12.(10分)已知△ABC中,A,B,C所对的边分别为a,b,c,且(a+b)(sin A-sin B)=bsin C.
(1)证明:A=2B;(5分)
(2)若a=3,b=2,求△ABC的面积.(5分)
解:(1)证明:因为(a+b)(sin A-sin B)=bsin C,
所以(a+b)(a-b)=bc,即a2-b2=bc.
cos B==,2sin Acos B=sin B+sin C,2sin Acos B=sin B+sin(A+B),sin(A-B)=sin B,
所以A-B+B=2kπ+π或A-B-B=2kπ,k∈Z.
又A,B∈(0,π),所以A=2B.
(2)由(1)得a2-b2=bc,又a=3,b=2,所以c=.
由余弦定理可得
cos C===.
因为C∈(0,π),所以sin C==,
所以△ABC的面积S=absin C=×3×2×=.
13.(10分)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且sin2A-(sin B-sin C)2=2sin Bsin-sin Bcos C.
(1)求A;(5分)
(2)若·=12,a=2,c>b,求b,c.(5分)
解:(1)在△ABC中,依题意,sin2A-(sin2B-2sin Bsin C+sin2C)=2sin Bsin Ccos+2sin Bcos Csin-sin Bcos C.
则sin2A-sin2B-sin2C+2sin Bsin C=sin Bsin C,
即sin2A-sin2B-sin2C=-sin Bsin C,
由正弦定理得b2+c2-a2=bc.
由余弦定理得cos A==,
而0<A<π,所以A=.
(2)依题意,·=bccos A=bc=12,则bc=24.
又b2+c2-a2=bc,a=2,
则有(b+c)2=3bc+28=100,即b+c=10.
又b<c,解得
所以b=4,c=6.
14.(15分)(2024·天津高考)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c.已知cos B=,b=5,=.
(1)求a的值;(5分)
(2)求sin A的值;(5分)
(3)求cos(B-2A)的值.(5分)
解:(1)由=得a=c,
由余弦定理得a2+c2-b2=2accos B,即c2+c2-25=2×c×c×,
c2-25=c2,解得c=6,故a=c=4.
(2)因为cos B=,
所以sin B==.
由正弦定理=,得=,
解得sin A=.
(3)因为a<b,所以A<B,则cos A>0.
由sin A=,得cos A=,
则cos 2A=2cos2A-1=,
sin 2A=2sin Acos A=.
故cos(B-2A)=cos Bcos 2A+sin Bsin 2A=×+×=.
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