内容正文:
第4章 三角函数、解三角形
第8节 解三角形的应用举例
2027届高中数学一轮复习
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1.知识要点
2.课前自测
3.考点突破
目录
2
知识要点
3
图(a)
1.仰角和俯角
在同一铅垂平面内的水平视线和目标视线的夹角,目标
视线在水平视线______时叫仰角,目标视线在水平视线
______时叫俯角(如图(a)).
上方
下方
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图(b)
2.方位角
从某点的指北方向线起按顺时针转到目标方向线之间的
水平夹角叫做方位角.如<m></m>点的方位角为<m></m> (如图(b)).
3.方向角
正北或正南方向线与目标方向线所成的锐角,通常表达
为北(南)偏东(西)<m></m> 度.
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课前自测
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1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)从A处望B处的仰角为α,从B处望A处的俯角为β,则α,β的关系为α+β=180°.( )
(2)方位角的大小的范围是[0,2π),方向角的大小的范围一般是.( )
(3)俯角是铅垂线与视线所成的角,其范围为.( )
(4)东南方向与南偏东45°方向相同.( )
(5)在方向角中,始边一定是南或北,旋转方向一定是顺时针.( )
×
√
×
√
×
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2.两座灯塔A和B与海岸观察站C的距离相等,灯塔A在观察站北偏东40°,灯塔B在观察站南偏东60°,则灯塔A在灯塔B的( )
A.北偏东10°方向
B.北偏西10°方向
C.南偏东10°方向
D.南偏西10°方向
B
[解析] 灯塔A,B的相对位置如图所示,由已知得
∠ACB=80°,∠CAB=∠CBA=50°,则α=60°-50°=10°,即灯塔A在灯塔B的北偏西10°方向.
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3.一艘船航行到点A处时,测得灯塔C与其相距30海里,如图所示.随后该船以20海里/小时的速度,沿直线向东南方向航行1小时后到达点B,测得灯塔C在其北偏东25°方向,则sin∠ACB=( )
A.sin 70° B.sin 75°
C.cos 70° D.
A
[解析] 由题意可知,∠ABC=45°+25°=70°,AB=20海里,
由正弦定理,得 = ,代入数据,得sin∠ACB= sin 70°.
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4.小明在湖对岸,现想测量与主舞台的距离,如右图所示,A(小明),B(主舞台)两点在湖的两岸,通过确定与A同侧的湖岸边一点C,测出A,C的距离为100 m,∠ACB=45°,∠CAB=105°,则A,B两点的距离为( )
A.100 m B.100 m
C.50 m D.25 m
A
[解析] 在△ABC中,∠ACB=45°,∠CAB=105°,则∠ABC=30°,而AC=100 m,
由正弦定理得AB= =100 m.故选A.
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5.[必修2p51T2]如图,在山脚A测得山顶P的仰角为30°,沿倾斜角为15°的斜坡向上走a米到B,在B处测得山顶P的仰角为60°,则山高h= 米.
a
[解析] 由题图可得∠PAQ=α=30°,∠BAQ=β=15°,∠PBC=γ=60°,
在△PAB中,∠PAB=α-β=15°,
∴∠BPA=-=γ-α=30°,
∴ = ,∴PB= a,
∴PQ=PC+CQ=PB·sin γ+asin β= a×sin 60°+asin 15°= a.
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考点突破
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考点1 距离问题
例1 (2025·山东济南·三模)山东省科技馆新馆目前成为济南科教新地标(如图1),其主体建筑采用与地形吻合的矩形设计,将数学符号“∞”完美嵌入其中,寓意无限未知、无限发展、无限可能和无限的科技创新.如图2,为了测量科技馆最高点A与其附近一建筑物楼顶B之间的距离,无人机在点C测得点A和点B的俯角分别为75°,30°,随后无人机沿水平方向飞行600米到点D,此时测得点A和点B的俯角分别为45°和60°(A,B,C,D在同一铅垂面内),则A,B两点之间的距离为 米.
100
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[解析] 由题意,∠DCB=30°,∠CDB=60°,
所以∠CBD=90°,所以在Rt△CBD中,BD= CD=300,BC= CD=300,
又∠DCA=75°,∠CDA=45°,所以∠CAD=60°,
在△ACD中,由正弦定理得, = ,所以AC= × =200,
在△ABC中,∠ACB=∠ACD-∠BCD=75°-30°=45°,
由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BC·cos∠ACB
=(200)2+(300)2-2×200×300× =150000,
所以AB=100.
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[小结]求解距离问题应注意:
(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三角形中求解.
(2)确定用正弦定理还是余弦定理,如果都可用,就选择更便于计算的定理.
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1.如图,A,B是海面上位于东西方向相距(3+)海里的两个观测点,现位于A点北偏东45°、B点北偏西60°的D点有一艘船发出求救信号,位于B点南偏西60°且与B点相距4海里的C点的救援船立即前往营救,其航行速度为20海里/小时,则该救援船到达D点最快所需时间为( )
A.1小时 B.0.3小时
C.0.5小时 D.0.2小时
B
跟踪练习
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[解析] 由题意,在△ABD中,AB=3+,∠DAB=90°-45°=45°,
∠DBA=90°-60°=30°,所以∠ADB=105°,
由正弦定理可得, = ,
则BD= = = =2,
又在△BCD中,∠DBC=180°-60°-60°=60°,BC=4,
由余弦定理可得,CD2=BC2+BD2-2BC·BD·cos 60°
=(4)2+(2)2-2×4×2× =48+12-24=36,
所以CD=6,因此救援船到达D点需要的时间为 = =0.3小时.故选B.
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考点2 高度问题
例2 (2025高三上·河北邢台·期中)如图,已知AA1为某建筑物的高,
BB1,CC1分别为该建筑物附近的参照物甲、乙的高,A1,B1,C1
分别为该建筑物、甲、乙的底部且均在同一水平面上,A,B,C
分别为该建筑物、甲、乙的顶点,经测量得A1B1=80米,CC1=86米,∠C1A1B1=48.60°,∠A1C1B1=30°,在C点测得B点的仰角为33.69°,在
B点测得A点的仰角为51.34°,则该建筑物的高AA1约为(参考数据
tan 33.69°≈0.667,tan 51.34°≈1.250,sin 48.60°≈0.750)( )
A.268米 B.265米
C.266米 D.267米
C
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[解析]如图,分别过B,C作BF⊥AA1,CD⊥BB1,
垂足分别为F,D,过D作DE⊥AA1,垂足为E.
根据题意易得∠ABF=51.34°,∠BCD=33.69°.
在△A1B1C1中,由正弦定理得
B1C1= = ≈ =120,
在Rt△BCD中,DC=B1C1=120,
则BD=120tan 33.69°≈120×0.667=80.04,
在Rt△ABF中,BF=A1B1=80,
则AF=80tan 51.34°≈80×1.250=100,
所以AA1=CC1+BD+AF≈86+80.04+100≈266米.故选C.
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[小结]求解高度问题应注意:
(1)在处理有关高度问题时,理解仰角、俯角(它是在铅垂面上所成的角)、方向(位)角(它是在水平面上所成的角)是关键.
(2)在实际问题中,可能会遇到空间与平面(地面)同时研究的问题,这时最好画两个图形,一个空间图形,一个平面图形,这样处理起来既清楚又不容易搞错.
(3)注意山或塔垂直于地面或海平面,把空间问题转化为平面问题.
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2.某校运动会开幕式上举行升旗仪式,旗杆正好处在坡度为15°的看台的某一列的正前方,从这一列的第一排和最后一排测得旗杆顶部的仰角分别为60°和30°,第一排和最后一排的距离为5米(如图所示),旗杆底部与第一排在同一个水平面上.已知国歌时长为46秒,要使国歌结束时国旗刚好升到旗杆顶部,升旗手升旗的速度应为( )
A.米/秒 B.米/秒
C.米/秒 D.米/秒
B
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[解析] 依题意知∠AEC=45°,∠ACE=180°-60°-15°=105°,
∴∠EAC=180°-45°-105°=30°,
由正弦定理知 = ,
∴AC= ×sin 45°=10(米),
∴在Rt△ABC中,AB=AC·sin∠ACB=10× =15(米),
∵国歌时长为46秒,
∴升旗手升旗的速度应为(米/秒).故选B.
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考点3 角度问题
例3 《孔雀东南飞》中曾叙“十三能织素,十四学裁衣,
十五弹箜篌,十六诵诗书.”箜篌历史悠久、源远流长,音
域宽广、音色柔美清澈,表现力强.如图所示的是箜篌的
一种常见的形制,对其进行绘制,发现近似一扇形,在圆
弧的两个端点A,B处分别作切线相交于点C,测得切线AC
=99.9 cm,BC=100.2 cm,AB=180 cm,根据测量数据可估
算出该圆弧所对圆心角的余弦值为( )
A.0.62 B.0.56 C.-0.56 D.-0.62
A
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[解析] 由题意可知∠OAC=∠OBC=90°,
所以∠AOB+∠ACB=180°,
切线AC=99.9 cm,BC=100.2 cm,
由切线长定理,不妨取AC=BC=100 cm,
又AB=180 cm,由余弦定理,
有cos∠ACB= = =-0.62,
cos∠AOB=cos(180°-∠ACB)=-cos∠ACB=0.62.
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[小结]求解角度问题应注意:
(1)测量角度时,首先应明确方位角及方向角的含义.
(2)求角的大小时,先在三角形中求出其正弦值或余弦值.
(3)在解应用题时,要根据题意正确画出示意图,通过这一步可将实际问题转化为可用数学方法解决的问题,解题中也要注意体会正、余弦定理“联袂”使用的优点.
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3.(2025·江西景德镇·三模)如图,圭表是我国古代一种通过测量正
午日影长度来推定节气的天文仪器,它包括一根直立的标竿(称为
“表”)和一把呈南北方向水平固定摆放的与标竿垂直的长尺(称为
“圭”).当正午太阳照射在表上时,日影便会投影在圭面上,太阳光
与圭面成角也就是太阳高度角.圭面上日影长度最长的那一天定为冬至,投影点为冬至线.日影长度最短的那一天定为夏至,投影点为夏至线.已知景德镇冬至正午太阳高度角为36.9°,夏至正午太阳高度角为θ°,表高42厘米,圭面上冬至线与夏至线之间的距离为50厘米,则sin(θ-36.9°)的值为( )
A. B. C. D.
C
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[解析] 如图,tan∠ABC=tan 36.9°=,AC=42,∴BC=56.
又BD=50,∴CD=6,根据勾股定理AD=30.
在△ABD中,根据正弦定理可知=,即 = ,解得sin(θ-36.9°)=,故选C.
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