内容正文:
第30讲 余弦定理、正弦定理应用举例
1
能用余弦定理、正弦定理解决简单的实际问题.
课 标 要 求
2
1.仰角和俯角
在同一铅垂平面内,视线在水平线上方时与水平线的夹角叫______,
视线在水平线下方时与水平线的夹角叫______(如图①).
2.方位角
从正北的方向线按顺时针方向到目标方向线所转过的水平角,范围
为 (如图②).
仰角
俯角
◆ 知识聚焦 ◆
课 前 基 础 巩 固
3
3.方向角
从指定方向线到目标方向线所转过的水平角(指定方向线是指正北
或正南或正东或正西,方向角小于 ,如图③).
4.坡角与坡度
(1)坡角:坡面与水平面的夹角(如图④,角 为坡角).
(2)坡度:坡面的铅直高度与坡面的水平距离之比(如图④, 为
坡度).
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4
题组一 常识题
1.[教材改编]如图所示,设, 两点在河的两岸,
一测量者在所在的同侧河岸边选定一点 ,测出
的距离为, ,
后,就可以计算出, 两点间的距离为________.
◆ 对点演练 ◆
课 前 基 础 巩 固
5
[解析] 在 中,由正弦定理得
,
又 ,所以
课 前 基 础 巩 固
6
2.[教材改编]如图所示,为测量某树的高度
,在地面上选取,两点,其中,, 三点
共线,从,两点测得树尖 的仰角分别为
, ,且,两点之间的距离为 ,
则该树的高度为______________.
课 前 基 础 巩 固
7
[解析] 由题意知 ,所以
,所以
该树的高度为 .
.
由正弦定理得 ,所以
课 前 基 础 巩 固
8
3.[教材改编]已知两座灯塔和到海洋观察站 的距离都等于
,灯塔在观察站的北偏东 方向上,灯塔在观察站 的南
偏东 方向上,则灯塔与灯塔 间的距离为________.
[解析] 依题意知 ,所以由余弦定
理得
课 前 基 础 巩 固
9
题组二 常错题
◆ 索引:仰角、俯角的概念不清致误;方向角、方位角的概念不清致误.
4.如图,在高的楼顶 处,测得正西方向
地面上,两点, 与楼底在同一水平线上
的俯角分别是 和 ,则, 两点之间
的距离为_________.
课 前 基 础 巩 固
10
[解析] 由题意得
,
又 ,所以 .
课 前 基 础 巩 固
11
5.点在点的南偏西 方向上,若以点为基点,则点 的方位角是
______.
[解析] 根据方位角的概念可得点的方位角为 .
课 前 基 础 巩 固
12
探究点一 测量距离问题
例1 如图,在某市地面有四个基站,,,.已知基站, 建
在江的南岸,距离为,基站, 建在江的北岸,测得
, , , ,则
基站, 之间的距离为( )
A. B.
C. D.
√
课 堂 考 点 探 究
13
[思路点拨]在中,利用 , ,得到
,求出,在中,利用正弦定理求出,在 中,
利用余弦定理求出 .
课 堂 考 点 探 究
14
[解析] 因为 , ,
,所以 , .
在中,因为 ,所以
.
在 中, ,由正弦定
理得.
在 中,由余弦定理得,所以 ,即基站,之间的距离为 ,故选D.
课 堂 考 点 探 究
15
[总结反思]
测量距离问题的解题步骤:
(1)选定或确定要创建的三角形,首先确定所求量所在的三角形,若
其他量已知则直接求解,若有未知量,则把未知量放在另一确定的三
角形中求解;
(2)确定用正弦定理还是余弦定理求解,如果都可用,那么就选择更
便于计算的定理.
课 堂 考 点 探 究
16
变式题(1)位于灯塔的正西方向且相距40海里的 处有一艘甲船
需要海上加油,位于灯塔的东北方向的 处有一艘乙船在甲船的北
偏东 方向上,则乙船前往支援 处的甲船需要航行的最短距离
是( )
A.海里 B.海里 C. 海里 D.30海里
√
课 堂 考 点 探 究
17
[解析] 依题意,画出示意图如图,其中
, , ,
在 中, ,
由正弦定理得 ,
因此 ,所以乙船前往支援
处的甲船需要航行的最短距离是 海里.故选B.
课 堂 考 点 探 究
18
(2)小华为测量,(视为质点)两地之间的距离,选取,
(与,在同一水平面上)两点进行测量,已知在 的正东方向
上,米,在的北偏东 方向上,在 的南偏西
方向上,米,则, 两地之间的距离是( )
A.40米 B.米 C. 米 D.60米
√
课 堂 考 点 探 究
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[解析] 如图,由题可得, ,
, , .
由 ,得
,故 ,
则 ,则 ,故
. 故选C.
课 堂 考 点 探 究
20
探究点二 测量高度问题
例2(1)某船在海面上航行至处,测得山顶 位于其正西方向,且
仰角为 ,该船继续沿南偏东 的方向航行600米至 处,测得
山顶的仰角为 ,则该山顶高于海面( )
A.300米 B.400米 C.500米 D.600米
[思路点拨]设山顶高于海面米,由已知求得,,在 中利
用余弦定理求解即可得 的值.
√
课 堂 考 点 探 究
21
[解析] 由题可画出示意图如图,其中 平面
, , , .
设山顶高于海面 米,由题意得
,,
在 中,因为, ,所以由余弦定理得
,
即 ,即
,解得或 (舍去),所以
该山顶高于海面600米. 故选D.
课 堂 考 点 探 究
22
(2)如图,小明想测量自己家所在楼对面的电视塔的
高度,他在自己家阳台处测得到楼地面底部点 的
距离为,假设电视塔底部为点 ,顶
A. B.
C. D.
部为点,在自己家所在的楼与电视塔之间选一点,且,, 三点
共处同一水平线,,和点在同一平面内,在处测得阳台 、电
视塔顶部的仰角分别是 和 ,在阳台 处测得电视塔
顶部的仰角 ,则小明测得的电视塔的高度 为 ( )
√
课 堂 考 点 探 究
23
[思路点拨]根据题意可得,在 中利
用正弦定理可求得,进而在中可
求得 .
课 堂 考 点 探 究
24
[解析] 在中,.
在 中, ,
,则
,
由正弦定理得 ,则
.
在 中,
.故选A.
课 堂 考 点 探 究
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[总结反思]
(1)在测量高度时,要理解仰角、俯角的概念,仰角和俯角都是在同
一铅垂面内视线与水平线之间的夹角.
(2)要根据题意正确画出图形,同时空间图形和平面图形要区分开,
以免影响解答.
课 堂 考 点 探 究
26
变式题 [2025·福建部分优质高中4月适应性模拟]如图,
为了测量某铁塔的高度,测量人员选取了与该塔底 在
同一平面内的两个观测点与 ,现测得
, ,米,在点 处
测得塔顶的仰角为 ,则该铁塔的高度约为( )
参考数据:,,,
A.40米 B.42米 C.51米 D.60米
√
课 堂 考 点 探 究
27
[解析] 在 中,
由正弦定理得,可得 .
在 中,
,
则
, ,
,
所以该铁塔的高度约为51米.故选C.
课 堂 考 点 探 究
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探究点三 测量角度问题
例3 某渔船在航行过程中不幸遇险,发出求救信号,我国海军舰艇在
处获悉后,立即测出该渔船在方位角为 ,距离为10海里的 处,并测
得该渔船正沿方位角为 的方向以10海里/时的速度向小岛靠拢,
我国海军舰艇立即以海里/时的速度沿直线前去营救,恰好在 处
追上渔船,求舰艇航行的方位角和追上渔船所需的时间.
[思路点拨]设所需时间为小时,用表示出和,在 中应
用余弦定理可求出,再用正弦定理可求出 ,进而可得方位角.
课 堂 考 点 探 究
29
解:如图所示,设所需时间为小时,则
海里,海里,
在 中, ,
由余弦定理得 ,
即, 整理得
,可得,所以海里, 海里.
在中,由正弦定理得,所以
,所以 ,所以舰艇
航行的方位角为 ,追上渔船所需的时间为1小时.
课 堂 考 点 探 究
30
[总结反思]
(1)先明确题中所给各个角的含义,然后分析题意,分析已知和所求,
再根据题意画出正确的示意图,这是最关键和最主要的一步.
(2)将实际问题转化为可用数学方法解决的问题后,再确定使用正弦
定理还是余弦定理解决问题.
课 堂 考 点 探 究
31
变式题(1)一艘巡逻舰从海岛出发,沿南偏东 的方向航行40
海里后到达海岛,然后从海岛出发,沿北偏东 的方向航行了
海里到达海岛.若巡逻舰从海岛出发沿直线到达海岛 ,则航
行的方向和距离分别为( )
A.北偏东 , 海里
B.北偏东 , 海里
C.北偏东 , 海里
D.北偏东 , 海里
√
课 堂 考 点 探 究
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[解析] 如图,依题意知,在 中,
, 海
里, 海里,
所以由余弦定理得
,所以 (海里).
课 堂 考 点 探 究
33
由正弦定理得 ,
所以,
又因为 为锐角,
所以 ,所以航行的方向和距离分别为
北偏东 , 海里.故选B.
课 堂 考 点 探 究
(2)(多选题)某货轮在处测得灯塔在北偏东 ,距离为
处,测得灯塔在北偏西 ,距离为 处.货轮
由处向正北方向航行到处时,测得灯塔在南偏东 方向上,
则下列说法正确的是( )
A.与之间的距离是
B.与之间的距离是
C.灯塔在的南偏西 方向上
D.在灯塔的北偏西 方向上
√
√
课 堂 考 点 探 究
35
[解析] 如图,由题意可知 ,
, , ,
,所以 .
在中,由正弦定理得 ,所以
,故A正确;
在 中,由余弦定理得 ,即
, 故B错误;
课 堂 考 点 探 究
36
由B项知 ,所以
,所以灯塔在的南偏西
方向上,故C正确;
由 ,得在灯塔 的北偏西 方向上,
故D错误.故选 .
课 堂 考 点 探 究
例1 [配例1使用]如图,某东西走向的河道上建有
两个水监测站,,某时刻在 监测站监测到水位
异常,将信号同时发给河流北面的市与市.已知
市收到信号的时间是市的5倍, ,
A. B. C. D.
,,则监测站到 市的距离为( )
√
【备选理由】例1是测量距离的问题,考查了同角三角函数的基本关系、
两角差的余弦公式、余弦定理的应用;
教 师 备 用 习 题
38
[解析] 因为, ,所以
, 均为锐角,所以
,
,所
以.
由题意可知 ,在中,由余弦定理可得 ,则,可得 .
故选B.
教 师 备 用 习 题
39
例2 [配例2使用]如图,某同学为了测量树
干的高度,选定与树干底部点 在同一水
平面内的,两点为观测点,在 点测得树
干顶端点的仰角为 ,, 两点相距20
米,, .
【备选理由】例2是测量高度的问题,考查正弦定理、余弦定理的实际
应用;
教 师 备 用 习 题
40
(1)求 的长度;
解:在 中,由正弦定理可得
,
因为 ,所以,
又, 两点相距20米,所以,
所以的长度为 米.
教 师 备 用 习 题
41
(2)求 的余弦值.
解:在中,由在点测得树干顶端点 的
仰角为,可得 ,则
.
由 ,得,由 ,得
.
在 中,由,得 .
教 师 备 用 习 题
42
在 中,由余弦定理得
,
故的余弦值为 .
教 师 备 用 习 题
例3 [配例3使用]如图,某巡逻艇在 处发现北偏
东 相距海里的 处有一艘走私船,正
沿南偏东 的方向以3海里/时的速度向海岸行驶,
巡逻艇立即以 海里/时的速度沿着正东方向直线
(1)当走私船发现巡逻艇时,两者相距多少海里?
追去,1小时后,巡逻艇到达处,走私船到达 处,此时走私船发现了
巡逻艇,立即改变航向,以原速向正东方向逃窜,巡逻艇立即加速以
海里/时的速度沿着直线追击.
【备选理由】例3是测量角度的问题;
教 师 备 用 习 题
44
解:由题意知,当走私船发现巡逻艇时,走私船在
处,巡逻艇在处,此时 ,
.
由题意知 .
如图,连接,在中, ,
, ,
由余弦定理得
,所以 .
教 师 备 用 习 题
45
在中,由正弦定理得 ,即
,
所以,所以 ,
所以 .
在中, ,, ,
由余弦定理得 ,
所以 ,
故当走私船发现巡逻艇时,两者相距 海里.
教 师 备 用 习 题
(2)巡逻艇应该沿什么方向去追,才能追上走私船?
教 师 备 用 习 题
47
解:设巡逻艇从处出发,沿 方向经
过小时后在 处追上走私船,如图,则
,, .
在 中,由正弦定理得
,即 ,
所以,所以 ,则
,所以 .
教 师 备 用 习 题
48
在 中,由正弦定理得 ,则 ,所以 .
由(1)得 ,所以 ,
故巡逻艇应该沿北偏东 方向去追,才能追上走私船.
教 师 备 用 习 题
例4 [补充使用]如图,为方便市民游览市民
中心附近的“网红桥”,现准备在河岸一侧建造
一个观景台,已知射线, 是两条夹角为
的公路(长度均超过3千米),在两条公
路,上分别设立游客上下点,,从观景台到, 建造两条
观光线路,,测得千米, 千米.
【备选理由】例4作为对前面例题的补充,希望能提高学生的解题能力.
教 师 备 用 习 题
50
(1)求 的长度;
解:在 中,由余弦定理得
所以 的长度为3千米.
,所以 ,
教 师 备 用 习 题
51
(2)若 ,求 的面积的最大值.
解:设 ,因为 ,所
以 .
在 中,由正弦定理得
,
所以, ,
教 师 备 用 习 题
52
.
因为 ,所以 ,
所以当 ,即 时,
的面积取得最大值 ,
所以的面积的最大值为 平方千米.
教 师 备 用 习 题
作业手册
54
1.两座灯塔和与海岸观察站间的距离相等,灯塔 在观察站的北
偏东 方向上,灯塔在观察站的南偏东 方向上,则灯塔 在
灯塔 的( )
A.北偏东 方向上 B.北偏西 方向上
C.南偏东 方向上 D.南偏西 方向上
√
◆ 基础热身 ◆
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[解析] 如图,依题意知,因为灯塔 在观
察站的北偏东 方向上,灯塔 在观察站的南偏
东 方向上,所以 ,所以
,所以灯塔在灯塔的北偏西
方向上,故选B.
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2.如图,,两点在河的两岸,在 同侧的河岸边选
取点,测得, ,
,则, 两点间的距离为( )
A. B. C. D.
[解析] 由题知 ,在
中,由正弦定理得 ,
.故选D.
√
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3.[2025·湖北(恩施高中、夷陵中学、郧阳中学)仿真]
如图,某学生准备测量建筑物的高度,在高为 的
大楼的顶部处测得该建筑物的顶部的仰角为 ,底部
的俯角为与在同一水平面内 ,则该建筑物的高度
为( )
A. B.
C. D.
√
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[解析] 过点作的垂线,垂足为 ,则
,所以 ,则
该建筑物的高度为 .故选B.
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4.如图所示,从热气球上测得地面上点 的俯角为
,点的俯角为 ,,, 在同一铅垂平面内,
已知,两点间的距离为 ,则热气球距地面
的高度 为( )
A. B.
C. D.
√
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[解析] 在中, ,所以
在 中, ,所以.
因为, 两点间的距离为,
所以 ,
解得 .故选C.
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5.[2025·云南昆明一中一模]如图,测量河对岸的塔
高时,可以选取与塔底 在同一水平面内的两个
测量基点与.现测得 ,
, 米,在点处测得塔顶 的
仰角, 则塔高约为
( )
A.30.42米 B.42.42米 C.50.42米 D.60.42米
√
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[解析] 由题意,在 中,
,由正弦定理得
,即,可得 .
在中,易知,因为 ,所以
.故选B.
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6.(多选题)一艘客船上午9:30在处,此时测得灯塔 在它的北偏
东 方向,之后它以每小时 的速度继续沿正北方向匀速
航行,上午10:00到达处,此时测得客船与灯塔相距 ,
则灯塔可能在 处的( )
A.北偏东 方向 B.南偏东 方向
C.东北方向 D.东南方向
√
√
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[解析] 由题意得, ,
,所以 ,解得
,所以 或.
如图所示,当灯塔在 处时,
,所以 ;
当灯塔在 处时, ,所以 .
综上,灯塔在处的北偏东 方向或南偏东方向.故选 .
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7.[2025·陕西名校教育联盟检测] 已知甲船位于灯塔的北偏东
方向,且与相距的处,乙船位于灯塔的北偏西 方向上
的处.若两船相距,则乙船与灯塔之间的距离为___ .
2
[解析] 如图,由题可得, ,
,则由余弦定理可得
,即
,即 ,
所以 .
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8.[2025·河北衡水中学三模]如图,,, 为某山脚两侧共线的三点,
在山顶处测得三点的俯角分别为 , , ,
现需要沿直线开通穿山隧道,已知 ,
,,则隧道 的长度为( )
A.
B.
C.
D.
√
◆ 综合提升 ◆
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[解析] 过向作垂线,垂足为 ,设
,则在直角三角形 中可知
,在直角三角形 中可知
,在直角三角形 中可知,
,解得,因此 .故选A.
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9.[2025·江苏南通高品质高中模拟]如图①是某长方体建筑,图②中
的长方体是该建筑的直观图,点在 的延长线
上,是垂直于地面的测量标杆,其高为.现测得的长为 ,
在处测得点的仰角为 ,点的仰角为 ,则该建筑的高
为( )
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A.
B.
C.
D.
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[解析] 设该建筑的高为,如图,在 上
取点,使,连接,则四边形
为矩形,
在上取点,使 ,连接
,,则四边形 为矩形且四边形为矩形.
, ,故 .
同理得.
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,
得 ,故选B.
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10.(多选题)在一次海上训练中,雷达兵在处发现在北偏东
方向,相距30公里的水面处有一艘 舰艇发出液货补给需求,它正
以每小时50公里的速度沿南偏东 方向前进,这个雷达兵立马协
调在处的舰艇以每小时70公里的速度,沿北偏东 方向与
舰艇对接并进行横向液货补给.若 舰艇要在最短的时间内实现横向
液货补给,则( )
A. 舰艇所需的时间为2小时
B.舰艇与舰艇对接时距离雷达兵处 70公里
C.
D.舰艇与舰艇对接时距离 处50公里
√
√
√
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[解析] 如图所示,设舰艇经过 小时后
在处与舰艇对接,则 ,
, ,
由余弦定理得
,整理得 ,
解得或(舍去),所以, .
由正弦定理得 ,所以.故选 .
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11.某数学兴趣小组成员为测量, 两地(视为质点)之间的距离,
在的正北方向和西偏北 方向上分别选取点,,已知, 两
地相距千米,,两地相距千米,且在 的西南方向
上,在的西南方向上,则, 两地之间的距离是____千米.
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[解析] 如图,在中, ,
,则 ,由正弦
定理得,解得.
在 中, ,设 ,
由余弦定理得 ,即
,解得 (负值舍去).
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12.如图,我校数学兴趣小组为了测量建筑物 的高
度,在地面上共线的三点,, 处分别测得建筑物
的顶点的仰角为 , , ,且
,则该建筑物的高度 为________.
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[解析] 由题意,设 ,则
, ,
.
因为 ,所以在
中, ,
在 中, ,由①②可
得,即 .
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13.[2025·湖南长沙一中一模] 如图,海岸上建有相距 海里的雷
达站,,某一时刻接到海上 船因动力故障发出的求救信号后,
调配附近的 船紧急前往救援,雷达站测得的角度数据为
, , , .
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(1)救援出发时,船与雷达站 的距离为多少?
解:在中,因为 ,
, ,所以
, ,
,所以由正弦定理可得
,即 ,解得
,所以救援出发时,船与雷达站 的距离为120海里.
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(2)求,之间的距离,并判断若船以30海里/时的速度前往 处,
能否在3小时内赶到救援(说明理由)?
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解:在 中,根据正弦定理可得
,
即,解得 .
在 中,由余弦定理可得
,
所以,即,之间的距离为 海里.
因为船以30海里/时的速度前往 处,而
,所以能在3小时内赶到救援.
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【知识聚焦】 1.仰角 俯角
【对点演练】 1.<m></m> 2.<m></m> 3.<m></m>
4.<m></m> 5.<m></m>
课堂考点探究
例1 D 变式题(1)B (2)C 例2(1)D (2)A 变式题C
例3 舰艇航行的方位角为<m></m> ,追上渔船所需的时间为1小时.. .
变式题(1)B (2)AC
答 案 核 查
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基础热身
1.B 2.D 3.B 4.C 5.B 6.AB 7.2
综合提升
8.A 9.B 10.BCD 11.20 12.<m></m>
13.(1)m></m>船与雷达站<m></m>的距离为120海里.
(2) </m>,<m></m>之间的距离为<m></m>海里</m>,能在3小时内赶到救援.
答 案 核 查
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