内容正文:
第六节
第四章 三角函数与解三角形
正弦定理和余弦定理
【目标要求】 1.借助向量的运算,探索三角形边长与角度的关系,2.掌握余弦定理、正弦定理.
1.正弦定理和余弦定理
定理 余弦定理 正弦定理
公式 a2=_______________,
b2=_______________,
c2=_______________ =_________=_________=2R
(其中R是△ABC的外接圆半径)
b2+c2-2bccos A
c2+a2-2accos B
a2+b2-2abcos C
定
理
的
变
形 cos A=__________,
cos B=__________,
cos C=__________ a=2Rsin A,b=_________,c=_________;
a∶b∶c=__________________;
sin A=,sin B=,sin C=;
asin B=bsin A,bsin C=csin B,asin C=csin A
2Rsin B
2Rsin C
sin A∶sin B∶sin C
2.三角形解的判断
在△ABC中,已知a,b和角A时,解的情况:
A为锐角 A为钝角或直角
图形
关系式 ①a=bsin A
②a≥b bsin A<
a<b a<bsin A a>b a≤b
解的
个数 一解 两解 无解 一解 无解
3.三角形面积公式
(1)S=ah(h表示边a上的高);
(2)S=bcsin A=acsin B=absin C;
(3)S=r(a+b+c)(r为三角形的内切圆半径).
1.三角形的内角和定理:在△ABC中,A+B+C=π;变形:=-.
2.三角形中的三角函数关系:在△ABC中,
(1)sin(A+B)=sin C;(2)cos(A+B)=-cos C;(3)sin=cos;(4)cos=sin.
3.在圆所有的内接三角形中,正三角形的面积最大.
4.在△ABC中,a>b⇔A>B⇔sin A>sin B,cos A<cos B.
1.思考辨析(对的打“√”,错的打“×”)
(1)三角形中三边之比等于相应的三个内角之比.( )
(2)在△ABC中,若b2+c2>a2,则∠A为锐角.( )
三角形中三边之比等于相应的三个内角的正弦值之比.
解析
(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;当b2+c2-a2=0时,△ABC为直角三角形;当b2+c2-a2<0时,△ABC为钝角三角形.( )
已知三角时,不可求三边.
解析
当b2+c2-a2>0时,△ABC不一定为锐角三角形,仅确定A为锐角.
解析
2.(人A必二P44T2改编)在△ABC中,角A,B,C所对三条边为a,b,c,已知a=3,b=5,c=7,则角C=( )
A.135° B.120° C.60° D.30°
a=3,b=5,c=7,所以cos C===-,且0°<C<180°,所以C=120°.故选B.
解析
3.(人A必二P48T1(1)改编)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,A=45°,B=60°,a=10,则b=( )
A. B.10 C.5 D.5
解析
4.在△ABC中,已知角A,B,C所对的边分别为a,b,c,a=2,b=,A=45°,则满足条件的三角形有( )
A.1个 B.2个 C.0个 D.无法确定
因为bsin A=×=,所以bsin A<a<b.所以满足条件的三角形有2个.故选B.
解析
5.在△ABC中,三边长分别为a=3,b=2,c=,则△ABC的面积为_________.
解析
3
第1课时 正弦定理、余弦定理
第六节
【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°
考点一
利用正弦、余弦定理解三角形
解析
(2)(2025·天津高考)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c.
已知asin B=bcos A,c-2b=1,a=.
①求A的值;
①已知asin B=bcos A,由正弦定理=,得asin B=bsin A= bcos A,显然cos A≠0,得tan A=,由0<A<π,故A=;
解
②求c的值;
解析
③求sin(A+2B)的值.
解析
解三角形时,如果式子中含有角的余弦或边的二次式,要考虑用余弦定理;如果式子中含有角的正弦或边的一次式,则考虑用正弦定理,以上特征都不明显时,则要考虑两个定理都有可能用到.
【训练1】 (2026·T8检测训练)在△ABC中,角A,B,C所对边分别为a,b,c,且满足cos2=.
(1)求角C的大小;
(1)在△ABC中,cos2=,所以(1+cos A)=,所以cos A=.
解
解析
(2)若点D在边AB上,且满足AB=3AD,求的值.
(2)解法一:如图,过点D作DH垂直于AC于点H.
由题可得==.
设AH=x,HC=2x,tan A=,tan∠ACD=,
所以=2.
解
解析
【例2】 在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若c<bcos A,则△ABC的形状是( )
A.钝角三角形 B.直角三角形
C.锐角三角形 D.等边三角形
考点二
三角形形状的判断
解析
判断三角形形状的两种思路
(1)化为边:通过因式分解、配方等得出边的相应关系,从而判断三角形的形状.
(2)化为角:通过三角恒等变形,得出内角的关系,从而判断三角形的形状.此时要注意应用A+B+C=π这个结论.
【训练2】 在△ABC中,a,b是内角A,B所对的边,已知bcos B=acos A,则△ABC的形状是( )
A.直角三角形
B.等腰三角形
C.等腰直角三角形
D.等腰三角形或直角三角形
在△ABC中,由bcos B=acos A及正弦定理,得sin Bcos B=sin Acos A,则sin 2A=sin 2B,而0<2A<2π,0<2B<2π,0<2(A+B)<2π,因此2A=2B或2A+2B=π,即A=B或A+B=,所以△ABC是等腰三角形或直角三角形.故选D.
解析
【例3】 (2026·沧衡质检)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且满足acos C+ccos A=2bcos B.
(1)求角B;
考点三
三角形面积问题
解
(2)若sin 2A=acos A,△ABC的周长等于3+,求△ABC的面积.
解析
三角形面积公式的应用原则
(1)对于面积公式S=absin C=acsin B=bcsin A,一般是已知哪一个角就使用哪一个公式.
(2)与面积有关的问题,一般要用到正弦定理或余弦定理进行边和角的转化.
【训练3】 (1)(2025·八省联考)在△ABC中,BC=8,AC=10, cos∠BAC=,则△ABC的面积为( )
A.6 B.8 C.24 D.48
设AB=x,根据余弦定理BC2=AC2+AB2-2AC·AB·cos∠BAC,已知BC=8,AC=10,cos∠BAC=,代入可得:82=102+x2-2×10×x×,即x2-12x+36=0,解得x=6,由于BC2+AB2=64+36=100=AC2,则△ABC为直角三角形,则S=×6×8=24.故选C.
解析
(2)(2024·新课标Ⅰ卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sin C=cos B,a2+b2-c2=ab.
①求B;
解
②若△ABC的面积为3+,求c.
②由①,得A=π-B-C=,由正弦定理=,得=,所以a= c.所以△ABC的面积S=acsin B=c2×=3+,得c=2.
解析
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.
【典例】 在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若△ABC为锐角三角形,且满足sin B(1+2cos C)=2sin Acos C+cos Asin C,则下列等式成立的是( )
A.a=2b B.b=2a C.A=2B D.B=2A
解析
解析
【微练】 (1)在△ABC中,2csin2=c-b(a,b,c分别为角A,B,C的对边),则△ABC是( )
A.等边三角形 B.直角三角形 C.锐角三角形 D.等腰三角形
解析
(2)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,S表示△ABC的面积,若ccos B+bcos C=asin A,S=(b2+a2-c2),则B=_____.
60°
根据正弦定理可知=,因为△ABC中,A=45°,B=60°,a=10,代入正弦定理可得=,所以b===5,故选C.
由余弦定理得cos C===,所以sin C==,故面积为absin C=×3×2×=3.
由题意得cos A===,又0°<A<180°,所以A=45°.故选A.
②由①知cos A=,且c=2b+1,a=,由余弦定理a2=b2+c2-2bccos A,则7= b2+(2b+1)2-2×b(2b+1)=3b2+3b+1,解得b=1(b=-2舍去),故c=3;
③由正弦定理=,且b=1,a=,sin A=,得sin B==,且a>b,则B为锐角,故cos B=,故sin 2B=2sin Bcos B=,且cos 2B=1-2sin2B= 1-2×=;故sin(A+2B)=sin Acos 2B+cos Asin 2B=×+×=.
解法一:在△ABC中,由正弦定理得cos A=,所以sin B=cos Asin C.因为A+B+C=π,所以sin B=sin(A+C).所以sin Acos C+cos Asin C=
cos Asin C,所以sin Acos C=0.因为sin A≠0,所以cos C=0,所以C=.
解法二:cos A=,在△ABC中,由余弦定理得=,所以a2+b2=c2,所以C=.
解法二:在△ACD中,由正弦定理得= ①,在△BCD中,由正弦定理得=,所以= ②,②÷①,得=2.
由c<bcos A,可得c<b,即a2+c2<b2,则cos B=<0,又B∈(0,π),则<B<π,则△ABC的形状为钝角三角形.故选A.
(1)因为acos C+ccos A=2bcos B,所以由正弦定理得sin Acos C+sin Ccos A= 2sin Bcos B,所以sin(A+C)=2sin Bcos B,即sin B=2sin Bcos B,因为B∈(0,π),所以sin B>0,所以cos B=,所以B=.
(2)因为sin 2A=acos A,所以2sin Acos A=acos A,当cos A=0时,A=,又B=,所以C=,所以a=2c,b=c,所以a+b+c=(3+)c=3+,解得c=1,则a=2, b=,所以S△ABC=bc=,当cos A≠0时,=2,所以b=·sin B=,因为a+b+c=3+,所以a+c=3,又因为a2+c2-2accos B=b2,所以(a+c)2-3ac=3,所以ac=2,所以S△ABC=acsin B=×2×=.综上,△ABC的面积为.
1 由余弦定理,得cos C==,又0<C<π,所以C=.
所以cos B=sin C=,所以cos B=,又0<B<π,所以B=.
解法一:因为sin B(1+2cos C)=2sin Acos C+cos Asin C,所以sin B+2sin Bcos C=sin Acos C+sin(A+C),所以sin B+2sin Bcos C=sin Acos C+sin B,即cos C(2sin B-sin A)=0,所以cos C=0或2sin B=sin A,即C=90°或2b=a,又△ABC为锐角三角形,所以0°<C<90°,故2b=a.
解法二:由正弦和余弦定理得b=2a×+c×,所以2b2=a2+3b2-c2,即(a2+b2-c2)=a2+b2-c2,即(a2+b2-c2) =0,所以a2+b2=c2或2b=a,又△ABC为锐角三角形,所以a2+b2>c2,故2b=a.
解法三:由正弦定理及射影定理,得b+2bcos C=2acos C+ccos A=acos C+ (acos C+ccos A)=acos C+b,即2bcos C=acos C,又因为△ABC为锐角三角形,所以cos C≠0,则2b=a.
由2csin2=c-b,得c(1-cos A)=c-b,整理得b=ccos A,在△ABC中,由射影定理得ccos A+acos C=b=ccos A,则acos C=0,而a>0,因此cos C=0,又0<C<π,则C=,所以△ABC是直角三角形.故选B.
在△ABC中,由射影定理a=ccos B+bcos C及ccos B+bcos C=asin A得:
asin A=a,解得sin A=1,而0°<A<180°,则A=90°,由余弦定理cos C= 及S=(b2+a2-c2)得cos C=,而S=absin C,因此,cos C=
sin C,即tan C=,又0°<C<180°,则C=30°,所以B=180°-A-C=60°.
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