内容正文:
第四章 三角函数、解三角形
4.6 正弦定理、余弦定理
2027高考数学一轮总复习
1
内容索引
必备知识 回顾
课时作业
关键能力 提升
考试要求 三年考情
1.掌握正弦定理、余弦定理及其变形.
2.理解三角形的面积公式并能应用.
3.能用正弦定理、余弦定理解决一些简单的三角形度量问题. 2023 2024 2025
新课标Ⅰ卷
T17 新课标Ⅰ卷
T15 全国一卷T11
新课标Ⅱ卷
T17 新课标Ⅱ卷
T15 全国二卷T5
必备知识 回顾
1.正弦定理、余弦定理
在△ABC中,若角A,B,C的对边分别是a,b,c,R为△ABC外接圆半径,则
知识梳理
项目 正弦定理 余弦定理
内容 =2R a2=_______________________;
b2=_______________________;
c2=_______________________
变形 (1)a=2Rsin A,
b=______________,
c=______________;
(2)sin A=, sin B=, sin C=;
(3)a∶b∶c=_____________________ cos A=;
cos B=;
cos C=
b2+c2-2bccos A
c2+a2-2cacos B
a2+b2-2abcos C
2Rsin B
2Rsin C
sin A∶sin B∶sin C
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2.三角形解的判断
项目 A为锐角 A为钝角或直角
图形
关系式 a=bsin A bsin A<
a<b a≥b a>b
解的
个数 一解 两解 一解 一解
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3.三角形中常用的面积公式
(1)S=aha(ha表示边a上的高).
(2)S=______________.
(3)S=____________(r为三角形的内切圆半径).
bcsin A
r(a+b+c)
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在△ABC中,常有以下结论:
(1)A+B+C=π.
(2)任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边.
(3)a>b⇔A>B⇔sin A>sin B,cos A<cos B.
(4)sin(A+B)=sin C;cos(A+B)=-cos C;tan(A+B)=-tan C;sin;cos.
(5)三角形中的射影定理
在△ABC中,a=bcos C+ccos B;b=acos C+ccos A;c=bcos A+acos B.
(6)三角形的面积S=.
知识拓展
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1.判断(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)三角形中三边之比等于相应的三个内角的余弦值之比. ( )
(2)在△ABC中,若sin A>sin B,则a>b. ( )
(3)在△ABC的六个元素中,已知任意三个元素可求其他元素.( )
(4)当b2+c2-a2>0时,△ABC为锐角三角形.( )
基础检测
×
√
×
×
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2.(人教A版必修第二册P48练习T2(2)改编)在△ABC中,已知b=2,
A=45°,C=75°,则边c=.
解析:B=180°-45°-75°=60°,由正弦定理,得,得c=.
3.(人教A版必修第二册P44练习T2改编)在△ABC中,已知a=7,b=5,c=3,则A=________.
解析:因为cos A=,所以A=120°.
120°
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4.(人教A版必修第二册P53习题6.4T10改编)在△ABC中,若a=7,b=3,c=8,则△ABC的面积等于_____.
解析:因为cos A=>0,所以A为锐角,所以A=,sin A=,所以△ABC的面积为.
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关键能力 提升
考点1 利用正弦定理、余弦定理解三角形
【例1】 (1)(2025·全国二卷)在△ABC中,BC=2,AC=1+,AB=,则A=( )
A. 45° B. 60°
C. 120° D. 135°
【解析】 由题意得cos A==
,又0°<A<180°,所以A=45°.故选A.
A
关键能力 提升
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(2)(多选)(2025·江苏苏州三模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若b>c,cos B=,a=b,则 ( )
A.A=B B.A=2B
C.b=c D.b=2c
BD
关键能力 提升
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【解析】 对于A,B,因为cos B=,B是三角形内角,所以sin B>0,且 sin B=b,及正弦定理可得sin A=,又因为sin 2B=2sin B·cos B
=2,所以sin A=sin 2B.所以A=2B或A+2B=π.因为b>c,所以B>C,若A+2B=π,又A+B+C=π,则B=C,这与B>C矛盾,所以A=2B,故B正确,A错误.对于C,D,由余弦定理可得b2=,即b2=bc,即bc+c2=0,得b2-3bc+2c2=0,则b=c或b=2c.因为b>c,所以b=2c,故D正确,C错误.故选BD.
关键能力 提升
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应用正、余弦定理解题的技巧
(1)求边:利用正弦定理变形公式a=等或余弦定理a2=b2+c2-2bccos A等求解.
(2)求角:利用正弦定理变形公式sin A=
等求解.
(3)利用式子的特点转化:如出现a2+b2-c2=λab的形式用余弦定理,等式两边是关于边或角的正弦的齐次式用正弦定理.
规律总结
关键能力 提升
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注意:①在实际解题中,往往需要根据设问选择先用正弦定理还是余弦定理.②因为解三角形是求三角形内角与边,所以在利用正、余弦定理解三角形遇到半角或倍角时,通常需要利用三角恒等变换化为一倍角.
关键能力 提升
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【对点训练1】 (2025·浙江温州三模)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且cos C(acos B+bcos A)=c.
(1)求角C的大小;
解:由cos C(acos B+bcos A)=c及正弦定理得cos C(sin Acos B+sin B cos A)=sin C,则cos Csin(A+B)=sin C,
则cos Csin C=sin C.
因为sin C>0,所以cos C=,C∈(0,π),所以C=.
关键能力 提升
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(2)点D在边BC上,且CD=2,BD=AD=1,求△ABC的周长.
解:在△ADC中,,解得b=,
在△ABC中,c2=b2+9-2b×3=12-9=3,所以c=,所以△ABC的周长=.
关键能力 提升
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考点2 判断三角形的形状
【例2】 (一题多解)在△ABC中,sin A=,则△ABC为( )
A.直角三角形 B.等边三角形
C.等腰三角形 D.等腰或直角三角形
A
关键能力 提升
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【解析】 方法一 ∵sin A=,A+B+C=π,∴sin Acos B-sin Acos C
=sin(A+B)-sin(A+C),∴sin Acos B-sin Acos C=sin Acos B+cos Asin B-sin A
cos C-cos Asin C,∴cos A(sin B-sin C)=0,∴cos A=0或sin B-sin C=0,又由sin A=可知,sin C-sin B≠0,∴cos A=0,∴A=,∴△ABC为直角三角形.故选A.
方法二 记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,由正弦定理、余弦定理的推论及题设条件可得a=,且c-b≠0,化简得(b-c)(b2+c2-a2)=0,∴b2+c2-a2=0,即b2+c2=a2,∴△ABC为直角三角形.故选A.
关键能力 提升
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判断三角形形状的两种常用途径
规律总结
关键能力 提升
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注意:①“角化边”后要注意用因式分解、配方等方法得出边的相应关系;“边化角”后要注意用三角恒等变换公式、三角形内角和定理及诱导公式推出角的关系.②不能随意约掉公因式,要移项、提取公因式,否则会有遗漏一种形状的可能.
关键能力 提升
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【对点训练2】 (多选)(人教B版必修第四册P20复习题B组T1改编)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,下列说法正确的有 ( )
A.若A=30°,b=4,a=5,则△ABC有两解
B.若0<tan A·tan B<1,则△ABC一定是钝角三角形
C.若cos(A-B)cos(B-C)cos(C-A)=1,则△ABC一定是等边三角形
D.若a-b=c·cos B-c·cos A,则△ABC是等腰三角形或直角三角形
BCD
关键能力 提升
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解析:对于A,由正弦定理,得,得sin B=,因为b<a,所以B<A,所以B为锐角,所以△ABC有唯一解,故A错误;对于B,若0<tan A·tan B
<1,则tan A>0且tan B>0,所以A,B均为锐角,tan(A+B)=>0,所以A+B为锐角,C为钝角,则△ABC一定是钝角三角形,故B正确;对于C,若cos(A-B)cos(B-C)cos(C-A)=1,则cos(A-B)=cos(B-C)=cos(C-A)=1,则A-B=B-C=C-A=0,所以A=B=C,则△ABC一定是等边三角形,故C正确;对于D,若a-b=c·cos B-c·cos A,则由正弦定理得sin A-sin B=sin C·cos B-sin C
· cos A,又A+B+C=π,所以sin(B+C)-sin(A+C)=sin C·cos B-sin Ccos A,整理得(sin B-sin A)·cos C=0,所以sin B-sin A=0或cos C=0,即B=A或C=,故△ABC是等腰三角形或直角三角形,故D正确.故选BCD.
关键能力 提升
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考点3 三角形的面积问题
【例3】 (2025·山东潍坊二模)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知(2c-a)·cos B=bcos A.
(1)求角B的大小;
【解】因为(2c-a)cos B=bcos A,
所以由正弦定理得(2sin C-sin A)·cos B=sin Bcos A,
所以2sin Ccos B=sin Acos B+sin Bcos A=sin(A+B).
因为A+B+C=π,所以sin(A+B)=sin(π-C)=sin C.
所以2sin Ccos B=sin C. 因为sin C>0,所以cos B=.
因为B∈(0,π),所以B=.
关键能力 提升
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(2)若△ABC外接圆的半径为,且2c-a=2,求△ABC的面积.
【解】因为△ABC外接圆的半径为,
所以由正弦定理得,
由(1)知B=,即,所以b=2,
由余弦定理得b2=a2+c2-2accos B=a2+c2-ac,所以a2+c2-ac=4,
将a=2c-2代入上式,得c2-2c=0.
因为c>0,所以c=2,则a=2,所以S△ABC=.
关键能力 提升
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三角形面积问题的常见类型
(1)求三角形面积:一般要先利用正弦定理、余弦定理以及两角和与差的三角函数公式等,求出角与边,再求面积.
(2)已知三角形面积解三角形:常选用已知邻边求出其夹角,或利用已知角求出角的两边间的关系.
(3)已知与三角形面积有关的关系式解三角形:常选用关系式中的角作为面积公式中的角,化为三角形的边角关系,再解三角形.
规律总结
关键能力 提升
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【对点训练3】 (2025·山东济宁二模)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a(2-cos B)=b(1+cos A).
(1)求证:b+c=2a;
证明:因为a(2-cos B)=b(1+cos A),所以由正弦定理得sin A(2-cos B)= sin B(1+cos A),即2sin A-sin Acos B=sin B+sin Bcos A,
所以2sin A=sin B+sin Acos B+cos Asin B,所以2sin A=sin B+sin(A+B),
所以2sin A=sin B+sin C,由正弦定理得2a=b+c.
关键能力 提升
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(2)若△ABC的面积为bc,求证:△ABC为等边三角形.
证明:因为bc,
所以sin A=.
因为2a=b+c,所以A为锐角,所以A=.
由余弦定理得a2=b2+c2-2bccos A=b2+c2-bc,
将a=,代入上式化简得b=c,所以a=b=c,所以△ABC为等边三角形.
关键能力 提升
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任意三角形中的射影定理
设△ABC的三边是a,b,c,它们所对的角分别是A,B,C,则有a=bcos C+
ccos B;b=ccos A+acos C;c=acos B+bcos A.
注:以“a=bcos C+ccos B”为例,b,c在a上的射影分别为bcos C,ccos B,故名为射影定理.
证明:如图,在△ABC中,AD⊥BC,则bcos C=CD,ccos B=BD,
故bcos C+ccos B=CD+BD=BC=a,即a=bcos C+ccos B,
同理可证b=ccos A+acos C,c=acos B+bcos A.
教材拓展
关键能力 提升
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【典例】 (1)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若a=bcos C+
csin B,且△ABC的面积为1+,则b的最小值为 ( )
A.2 B.3
C.
【解析】 由射影定理a=bcos C+ccos B和条件a=bcos C+csin B,得sin B=
cos B,又B∈(0,π),所以B=,又S△ABC=1+,所以,即ac=4+2ac=
4,当且仅当a=c时取等号,所以b的最小值为2.故选A.
A
关键能力 提升
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(2)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c.若a=bcos C,且c=6,A=,则△ABC的面积为 ( )
A.2
C.4
【解析】 由a=bcos C及射影定理a=bcos C+ccos B,得ccos B=0,则cos B=
0,因为B∈(0,π),所以B=,故△ABC为直角三角形.又c=6,A=,所以a=6tan,所以S△ABC=.故选D.
D
关键能力 提升
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高考真题 教材典题
(2022·新高考Ⅱ卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,分别以a,b,c为边长的三个正三角形的面积依次为S1,S2,S3.已知S1-S2+S3=,sin B=.
(1)求△ABC的面积;
(2)若sin Asin C=,求b.
(人教A版必修第二册P54习题6.4T22)已知a,b,c分别为△ABC三个内角A,B,C的对边,且acos C+asin C-b-c=0.
(1)求A;
(2)若a=2,且△ABC的面积为,求b,c.
考教衔接
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高考真题 教材典题
解:(1)由S1-S2+S3=,得(a2-b2+c2)=,即a2-b2+c2=2,又a2-b2+c2=2accos B ,所以accos B=1.
由sin B=,得cos B=(舍去),
所以ac=,
则△ABC的面积S=.
(2)由sin Asin C=,ac=及正弦定理知
,即b2=,得b=.
关键能力 提升
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课时作业32
1.(5分)(2025·安徽合肥三模)已知△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=3,b=,c=7,则cos(A+B)= ( )
A.-
C.
解析:依题意,cos(A+B)=-cos C=-.故选C.
基础巩固
C
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课时作业
2.(5分)(2025·河南郑州三模)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若A=30°,a=,b=2,则角C为 ( )
A.45° B.105°
C.45°或135° D.15°或 105°
解析:由正弦定理得,即,则sin B=,故B=45°或B=135°.当B=45°时,C=180°-45°-30°=105°;当B=135°时,C=180°-135°-30°=15°.故选D.
D
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课时作业
3.(5分)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知bc=3a2,且b+c=a,则sin A= ( )
A.
C.
解析:由bc=3a2,b+c=a(注意:已知三边关系,用余弦定理可求角的三角函数值),得cos A==,又A为△ABC的内角,所以sin A>0,所以sin A=.故选B.
B
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课时作业
4.(5分)(2025·辽宁辽阳一模)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=5,b=7,c=4,则△ABC的面积为 ( )
A.4
C.4 D.8
解析:在△ABC中,因为a=5,b=7,c=4,所以cos B=,所以sin B=,因此,△ABC的面积为S△ABC=.故选A.
A
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课时作业
5.(5分)(人教A版必修第二册P53习题6.4T10,T18改编)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=c,B=,△ABC的面积为,则b=( )
A. B.2
C. D.3
解析:由余弦定理得b2=a2+c2-2ac,因为a=c,所以b2=4c2-3c2,得b=c.又S△ABC=,所以c=,所以b=c=.故选C.
C
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课时作业
6.(5分)在△ABC中, 记角A,B,C的对边分别为a,b,c, 若acos A-bcos B=
sin(A+B+C),则△ABC是 ( )
A.等腰三角形 B.直角三角形
C.等腰直角三角形 D.等腰或直角三角形
解析:因为acos A-bcos B=sin(A+B+C)=sin π=0,所以acos A=bcos B,所以sin A·cos A=sin B·cos B,所以sin 2A=sin 2B.因为A,B∈(0,π),所以sin A>
0,sin B>0,所以cos A,cos B符号相同,若cos A≤0,则cos B≤0,而这会导致A+B≥π,这与三角形内角和矛盾,从而只能0<A<,0<B<,所以0<2A<π,0<2B<π,所以2A=2B或2A+2B=π,所以A=B或A+B=,所以△ABC是等腰三角形或直角三角形.故选D.
D
返回
课时作业
7.(6分,多选)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知a=3,b=4,锐角C满足sin C=,则 ( )
A.△ABC的面积为3
B.cos C=
C.c=
D.cos B=
BC
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课时作业
解析:对于A,在△ABC中,因为a=3,b=4,且sin C=,由三角形的面积公式,可得S△ABC=,故A错误;对于B,由C为锐角,且sin C=,可得cos C=,故B正确;对于C,由余弦定理得c2=a2+b2-2abcos C=9+16-2×3×4=19,解得c=,故C正确;对于D,由余弦定理的推论得cos B=,故D错误.故选BC.
返回
课时作业
8.(6分,多选)根据下列条件解三角形,其中恰有一解的是( )
A.b=8,c=4,C=
B.b=5,c=7,C=
C.a=10,b=5,B=
D.a=20,b=15,B=
BC
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课时作业
解析:对于A,由正弦定理得,解得sin B=1,根据B∈(0,π),可得B=,显然不满足内角和为180°,故A错误;对于B,由正弦定理得,解得sin B=,根据B∈(0,π),且B<C,仅存在一个锐角B满足sin B=,故B正确;对于C,由正弦定理得,解得sin A=1,根据A∈(0,π),可得A=,显然满足唯一解,故C正确;对于D,由正弦定理得,解得sin A=,根据A∈(0,π),且B<A,可得一个锐角A和钝角A都满足题意,故D错误.故选BC.
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课时作业
9.(5分)(一题多解)(人教A版必修第二册P53习题6.4T16改编)在△ABC中,
角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a=bcos C+csin B,则B= .
解析:方法一(所给等式每一项都有齐次的边,可考虑边化角) 因为a= bcos C+csin B,所以sin A=sin Bcos C+sin Csin B(注意到等号右侧有sin Bcos C,故拆左侧的sin A,可进一步化简).又sin A=sin[π-(B+C)]=sin(B+C)=sin Bcos C+cos Bsin C,所以sin Bcos C+cos Bsin C= sin Bcos C+sin C·sin B,所以cos Bsin C=sin Csin B.因为0<C<π,所以sin C>0,所以cos B=sin B,故tan B=.又0<B<π,所以B=.
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课时作业
方法二(右侧有bcos C,若将左侧的a用射影定理代换掉,可抵消一部分) 由射影定理a=bcos C+ccos B及题意,可得bcos C+ccos B=bcos C+csin B,则ccos B=csin B,故tan B=,又0<B<π,所以B=.
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课时作业
10.(5分)(2025·广东广州三模)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,
若=2,b+c=2acos B+2acos C,则△ABC的面积为.
解析:由=2,得=2,解得bc=1,同理,由b+c=2acos B+2acos C,得b+c=2a·,即b+c=,由bc=1,得b+c=a2(b+c)+c+b-(b+c)(b2-bc+c2),化简可得b2+c2-a2=1,则 cos A=,则sin A=,所以△ABC的面积S=.
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课时作业
11.(19分)(2025·山西晋城二模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知cos(A+B)=2sin2A-1.
(1)求证:C=2A;
解:证明:由三角形内角和A+B+C=π及二倍角的余弦公式cos 2A=1-2sin2A,
可得cos(A+B)=cos(π-C)=-cos C,
即-cos C=-cos 2A,则cos C=cos 2A.
又A,C∈(0,π),2A∈(0,2π),所以C=2A,或C+2A=2π,
因为A+C<π,所以C+2A<2π,故C=2A.
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课时作业
(2)若a=2,B=135°,求c;
解:由(1)知C=2A,又B=135°,所以A=15°,C=30°,
由正弦定理,得,
所以c==4cos A=4cos(45°-30°)=.
(3)若a=,b=2,求c.
解:由正弦定理,得,
则c=cos A,所以cos A=,
由余弦定理a2=b2+c2-2bccos A,得3=12+c2-2×2,解得c=3.
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课时作业
12.(19分)(2025·山东济南三模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知acos2B+bsin Asin B=2b.
(1)求;
解:由题意及正弦定理得sin Acos2B+sin B·sin Asin B=2sin B,
即sin A(cos2B+sin2B)=2sin B,
因为cos2B+sin2B=1,所以sin A=2sin B.由正弦定理,可得,所以.
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课时作业
(2)若∠ABC的平分线BD交AC于点D,cos C=,BD=2,求△ABC的面积.
解:由cos C=,得⇒5b2-c2=b2⇒4b2=c2⇒c=2b.
因为a=2b,所以a=c,△ABC为等腰三角形,等腰三角形三线合一,所以BD⊥AC.
在Rt△BCD中,sin C=,即,解得b=.
因为a=2b,所以S△ABC=2b×bsin C,
将b=,sin C=.
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课时作业
13.(5分)(2025·湖南长沙二模)已知△ABC的面积为6,A=60°,AB=3,角B的平分线交边AC于点D,则的值为 ( )
A.
1
素养提升
A
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课时作业
解析:如图,因为△ABC的面积为6,A=60°,AB=3,所以,解得AC=8.在△ABC中,由余弦定理得BC2=AB2+AC2-2AB·ACcos A=9+64-2×3×8cos 60°=49,解得BC=7.因为BD平分∠ABC,所以=.故选A.
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课时作业
14.(5分)(2025·广东佛山一模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且,则.
解析:因为,所以sin B·sin Ccos A+2sin Asin Ccos B= 3sin A·sin Bcos C,所以bc,整理得3c2=a2+2b2,故.
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课时作业
本课结束
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