内容正文:
第三章 三角函数与解三角形、平面向量
第7节 正弦定理
一、基础知识
1.三角形的性质
①三角形内角和定理:,,;
②大边对应大角,小边对应小角,等边对应等角.
2.常见角的函数值
,.
,.
二、常用基本公式及结论
1.(其中是的外接圆半径).
2.,,;,,;,,;.
3..
4.底高.
5.;;.
;;;.
6.,.
7.;.
8.;
.
9.;.
10.;;;
;;;;;;;.
11.,其中,常取锐角.
12.,
.
13.射影定理:,,.
三、应用举例
1.解决“已知两角及任意一边长”问题
【典例 1】在中,已知,,,求,,.
【解析】由三角形内角和定理,得,由正弦定理,得
,即,解得,.
【反思研究】两分式分子分母可以交叉相乘,同等地位的数可以约分.
【针对练习1-1】在中,已知,,,解此三角形.
【解析】由三角形内角和定理,得,由正弦定理,得,即,解得,.
【针对练习1-2】在中,已知,,,求.
【解析】由三角形内角和定理,得,由正弦定理,得,即,解得.
【针对练习1-3】位于某海域的甲船发现,在其北偏东方向有一座灯塔,甲船沿着北偏东方向行驶海里之后,发现该灯塔在正东方向,那么此时甲船距离灯塔( )
A.海里 B.海里 C.海里 D.海里
【答案】B
【解析】如图,,,由正弦定理得,
所以,故此时甲船距离灯塔海里.故选B.
2.已知两边长及其中一边的对角
【典例2】(1)在中,已知,,,解此三角形;
(2)在中,已知,,,求.
【解析】(1)由正弦定理,得,即,解得,又,所以,所以,从而,解得.
(2)由正弦定理,得,即,解得,又,所以,所以或.
当时, ,;当时,,.
【反思研究】在中,已知,,,则解的情况如下:
固定,射线固定,点的位置未知,但长度已知,所以只需确定点的位置即可,根据,,的大小判断:
若,如图7,以点为圆心,长为半径作画弧,此时刚好与圆弧相切,切点为点,由切点的唯一性知,唯一.
显然,若,与圆弧相离,此时点不存在,故满足条件,,的不存在.
若,如图8,满足条件的三角形有两个,即和;
若,如图9,图10,满足条件的三角形有且只有一个.
【针对练习2-1】在中,已知,,,解此三角形.
【解析】由正弦定理,得,即,解得,又,所以,所以,从而,所以.
【针对练习2-2】在中,已知,,,求.
【解析】由正弦定理,得,即,解得,又,
所以,所以.
【针对练习2-3】在中,已知,,.
(1)求的大小;(2)求的面积.
【解析】(1)由及正弦定理,得,
因为,,所以,又,所以.
(2)由正弦定理,得,即,得,又,所以或.当时,,所以;当时,,所以.
综上知,的面积为或.
3.边或角的齐次问题(比例或倍数问题)
【典例3】在中,已知,且,求角.
【解析】方法1:由及正弦定理,得
,所以,即
,化简为,又,所以,所以,得,由,得,所以,即,解得,所以.
方法2:由及射影定理,得,即,由余弦定理,得,即,又,所以,由余弦定理,得,所以.
【针对练习3-1】(正弦定理三角函数基本关系)在中,角所对的边分别为.已知,求角.
【解析】方法1:由及正弦定理,得,即,得,所以,又,所以.
方法2:由及正弦定理,得,即
,所以,即.
【针对练习3-2】(正弦定理诱导公式)在中,角所对的边分别为,,,且,求角.
【解析】由及正弦定理,得
.又,所以,所以,即.
因为,所以,所以,即,又,所以.
【针对练习3-3】(正弦定理辅助角公式)在中,角所对的边分别为,,.已知,求角.
【解析】由,得,即,化简、整理得,即,因为,所以,得.
【针对练习3-4】(正弦定理二倍角公式)在中,已知,且,求.
【解析】方法1:因为,所以,化为,所以,又,所以.
方法2:,所以,因为,所以,
又,,所以,即,从而,又,所以,解得.
【针对练习3-5】在中,,求的值.
【解析】由及正弦定理,得
,即,所以,又由正弦定理,得.
【针对练习3-6】在中,,,则 .
【解析】由三角形内角和定理,得,由正弦定理,得
.
【针对练习3-7】在中,若,则角的大小为________.
【答案】.
【解析】由题意及正弦定理,得,所以
,化为,即,又,所以,得.
【针对练习3-8】在中,若,则下列各式中一定成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题设及正弦定理,得,所以,
所以,所以,即.故选D.
【针对练习3-9】在中,若,则角的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为,由正弦定理可得:,
所以,所以,又因为,所以,所以,因为,所以,又因为 所以.故选C.
【针对练习3-10】在中,“”是“”的( )
A.必要不充分条件 B.充分不必要条件
C.充要条件 D.既不必要条件,又不充分条件
【答案】C
【解析】等价于,等价于.在中,,所以等价于,由正弦定理得等价于,等价于,故“”是“”的充要条件.故选C.
【针对练习3-11】设中,已知,则( )
A. B. C.或 D.
【答案】B
【解析】在中,由正弦定理得,即,解得,,
,则.
故选B.
【针对练习3-12】在中,角,,的对边分别为,,,且,则的值为 ;的最大值是 .
【解析】由及正弦定理,得,又,故,所以,又,所以,所以,从而
,因为,所以,所以当,即时,取得最大值,所以当时,取得最大值.
【针对练习3-13】在中,设角所对的边分别为,已知.
(1)求;(2)若为锐角三角形,且,求的取值范围.
【解析】(1),因为,所以,于是由,因为,所以,因此有.
(2)由正弦定理得,所以,所以
,所以,因为为锐角三角形,得解得,所以,所以,所以,所以.
4.三角形形状的判断
【典例4】在中,,且,判断的形状.
【解析】由及正弦定理,得,所以,由,即,所以,即,故为等腰直角三角形.
【针对练习4-1】在中,,判断的形状.
【解析】由,得,由正弦定理,得,所以,所以为直角三角形.
【针对练习4-2】在中,,判断的形状.
【解析】方法1:由及正弦定理,得
,即,所以,所以,故为直角三角形.
方法2:由及射影定理,得,所以,所以,故为直角三角形.
方法3:由及余弦定理,得,即,所以,故为直角三角形.
【针对练习4-3】在中,,判断的形状.
【解析】方法1:由及正弦定理,得,所以
,所以,所以为等腰三角形.
方法1:由及余弦定理,得,化简得,所以,所以为等腰三角形.
【针对练习4-4】在中,若,判断的形状.
【解析】由及正弦定理,得
,所以,所以,故为直角三角形.
【针对练习4-5】在中,若,则是 ( )
A.直角三角形 B.等腰三角形 C.等边三角形 D.等腰直角三角形
【答案】A
【解析】由倍角公式及正弦定理,得,所以,即,所以,所以,所以,因为,所以,所以.所以为直角三角形.故选A.
【针对练习4-6】在中,下列说法错误的是 ( )
A.若,则一定是等腰三角形
B.若,则一定是等腰三角形
C.若,则一定是直角三角形
D.若,则一定是直角三角形
【答案】B
【解析】在选项A中,由及正弦定理,得,所以,即,所以,即一定是等腰三角形,故A说法正确.
在选项B中,由及正弦定理,得,所以,即,又,,所以,或,所以,或,所以是等腰或直角三角形.故B说法错误.
在选项C中,由及正弦定理,得,即,又,所以,所以,得,即一定是直角三角形,故C说法正确.
在选项D中,由及正弦定理,得
所以,化为
,所以,即,又,所以,或,由三角形内角和定理,得,所以,或,即一定是直角三角形,故D说法正确.
故选B.
5.三角形的面积问题
【典例5】已知,,,求的面积.
【解析】由正弦定理,得,即,所以,又,所以,从而,所以.
【针对练习5-1】已知的面积为,且,,求.
【解析】由,得,即,所以或.
【针对练习5-2】已知,,,求.
【解析】由,得,所以.
【针对练习5-4】已知,,求的面积.
【解析】,所以,由,得,所以,从而.
6.利用正弦定理证明重要结论
【典例6】证明射影定理:在中,为边上的高,则.
证明:由,得.
【针对练习6-1】证明三角形面积公式:的面积,为外接圆半径.
证明:.
【针对练习6-2】证明三角形内角平分线定理:在中,是的平分线.
求证:.
证明:在中,由正弦定理,得,在中,由正弦定理,得,两式相比,得,即.
【针对练习6-3】在中,的角平分线交于,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意可作图如下:因为的角平分线为,则,由,则,代入数据可得,化简可得,
解得.故选B.
【针对练习6-4】在中,角的对边分别为,已知角的内角平分线长为,若,则的最小值为 ( )
A.6 B. C. D.
【答案】C
【解析】由,得,
则有,化简得,即.
所以,当且仅当即时等号成立,此时取最小值为.
故选C.
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第三章 三角函数与解三角形、平面向量
第7节 正弦定理
一、基础知识
1.三角形的性质
①三角形内角和定理:,,;
②大边对应大角,小边对应小角,等边对应等角.
2.常见角的函数值
,.
,.
二、常用基本公式及结论
1.(其中是的外接圆半径).
2.,,;,,;,,;.
3..
4.底高.
5.;;.
;;;.
6.,.
7.;.
8.;
.
9.;.
10.;;;
;;;;;;;.
11.,其中,常取锐角.
12.,
.
13.射影定理:,,.
三、应用举例
1.解决“已知两角及任意一边长”问题
【典例 1】在中,已知,,,求,,.
【反思研究】两分式分子分母可以交叉相乘,同等地位的数可以约分.
【针对练习1-1】在中,已知,,,解此三角形.
【针对练习1-2】在中,已知,,,求.
【针对练习1-3】位于某海域的甲船发现,在其北偏东方向有一座灯塔,甲船沿着北偏东方向行驶海里之后,发现该灯塔在正东方向,那么此时甲船距离灯塔( )
A.海里 B.海里 C.海里 D.海里
2.已知两边长及其中一边的对角
【典例2】(1)在中,已知,,,解此三角形;
(2)在中,已知,,,求.
【反思研究】在中,已知,,,则解的情况如下:
固定,射线固定,点的位置未知,但长度已知,所以只需确定点的位置即可,根据,,的大小判断:
若,如图7,以点为圆心,长为半径作画弧,此时刚好与圆弧相切,切点为点,由切点的唯一性知,唯一.
显然,若,与圆弧相离,此时点不存在,故满足条件,,的不存在.
若,如图8,满足条件的三角形有两个,即和;
若,如图9,图10,满足条件的三角形有且只有一个.
【针对练习2-1】在中,已知,,,解此三角形.
【针对练习2-2】在中,已知,,,求.
【针对练习2-3】在中,已知,,.
(1)求的大小;(2)求的面积.
3.边或角的齐次问题(比例或倍数问题)
【典例3】在中,已知,且,求角.
【针对练习3-1】(正弦定理三角函数基本关系)在中,角所对的边分别为.已知,求角.
【针对练习3-2】(正弦定理诱导公式)在中,角所对的边分别为,,,且,求角.
【针对练习3-3】(正弦定理辅助角公式)在中,角所对的边分别为,,.已知,求角.
【针对练习3-4】(正弦定理二倍角公式)在中,已知,且,求.
【针对练习3-5】在中,,求的值.
【针对练习3-6】在中,,,则 .
【针对练习3-7】在中,若,则角的大小为________.
【针对练习3-8】在中,若,则下列各式中一定成立的是( )
A. B. C. D.
【针对练习3-9】在中,若,则角的大小为( )
A. B. C. D.
【针对练习3-10】在中,“”是“”的( )
A.必要不充分条件 B.充分不必要条件
C.充要条件 D.既不必要条件,又不充分条件
【针对练习3-11】设中,已知,则( )
A. B. C.或 D.
【针对练习3-12】在中,角,,的对边分别为,,,且,则的值为 ;的最大值是 .
【针对练习3-13】在中,设角所对的边分别为,已知.
(1)求;(2)若为锐角三角形,且,求的取值范围.
4.三角形形状的判断
【典例4】在中,,且,判断的形状.
【针对练习4-1】在中,,判断的形状.
【针对练习4-2】在中,,判断的形状.
【针对练习4-3】在中,,判断的形状.
【针对练习4-4】在中,若,判断的形状.
【针对练习4-5】在中,若,则是 ( )
A.直角三角形 B.等腰三角形
C.等边三角形 D.等腰直角三角形
【针对练习4-6】在中,下列说法错误的是 ( )
A.若,则一定是等腰三角形
B.若,则一定是等腰三角形
C.若,则一定是直角三角形
D.若,则一定是直角三角形
5.三角形的面积问题
【典例5】已知,,,求的面积.
【针对练习5-1】已知的面积为,且,,求.
【针对练习5-2】已知,,,求.
【针对练习5-4】已知,,求的面积.
6.利用正弦定理证明重要结论
【典例6】证明射影定理:在中,为边上的高,则.
【针对练习6-1】证明三角形面积公式:的面积,为外接圆半径.
【针对练习6-2】证明三角形内角平分线定理:在中,是的平分线.
求证:.
【针对练习6-3】在中,的角平分线交于,则( )
A. B. C. D.
【针对练习6-4】在中,角的对边分别为,已知角的内角平分线长为,若,则的最小值为 ( )
A.6 B. C. D.
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