内容正文:
第二十六章 解直角三角形 知识清单
一、核心知识总结(必背・单元重点)
1. 锐角三角函数
1.1 正切
的对边与邻边的比叫作 的正切,记作 ,即
图1: 的正切(对边与邻边)
示例:在 中,,,,则 ,。
1.2 正弦
的对边与斜边的比叫作 的正弦,记作 ,即
1.3 余弦
的邻边与斜边的比叫作 的余弦,记作 ,即
图2: 的正弦与余弦(对边、邻边与斜边)
示例:在 中,,,,则 ,,,。
1.4 锐角三角函数的概念
在直角三角形中,锐角 的对边与斜边的比、邻边与斜边的比以及对边与邻边的比,都是唯一确定的;当锐角 变化时,相应的比也会发生变化。我们把锐角 的正弦、余弦和正切统称为 的三角函数。
示例:、、 分别是 、、 角的三角函数。
2. 特殊角的三角函数值
2.1 30°、45°、60°角的三角函数值
、、 角的三角函数值如下表:
锐角
图3:一副三角板中的特殊角(、、)
示例:。
2.2 、、 的记法
为方便起见,将 ,, 分别记作 ,,。
示例:。
3. 解直角三角形
3.1 解直角三角形的定义
在直角三角形中,除直角外,还有三条边和两个锐角等五个元素。由这五个元素中的已知元素求出其余未知元素的过程,叫作解直角三角形。
示例:在 中,,已知 和斜边 ,可求出 、两条直角边 、。
3.2 直角三角形中的基本关系
图4:直角三角形中的边、角关系
在 中,,则:
· 三边之间的关系:(勾股定理);
· 两锐角之间的关系:;
· 边角之间的关系:
注意:在边角之间的关系中,将 换成 ,同时将 , 交换,即可得到 与边之间的关系式。根据以上关系,如果知道五个元素中的两个元素(至少有一个是边),就可以求出其他三个元素。
示例:在 中,,,,则 ,,。
4. 解直角三角形的应用
4.1 仰角与俯角
在进行测量时,视线与水平线所成的角中,视线在水平线上方的角叫作仰角,视线在水平线下方的角叫作俯角。
示例:小明在距旗杆 的点 处,仰视旗杆顶端 ,仰角()为 ;俯视旗杆底部 ,俯角()为 ,据此可求旗杆的高度。
4.2 方位角(方向角)
在航海、测绘中,常用方位角(方向角)描述物体的方向,如“北偏东 ”表示由正北方向向东偏 。
示例:一艘渔船在 处看见小岛 在船北偏东 的方向上,可借助方向角构造直角三角形求距离。
4.3 坡度(坡比)与坡角
我们通常把坡面的垂直高度 和水平宽度 的比 叫作坡面的坡度(或坡比),坡面与水平面的夹角 叫作坡角。显然,。
图5:坡度(坡比)与坡角
示例:若斜坡的坡度(坡比)为 ,即 ,则坡角 。
二、二级结论与方法技巧
1. 常用二级推论
1.1 同角三角函数的基本关系
同一锐角 有 ,且 。
如 ,,则 。
1.2 互余两角的三角函数关系
若 ,则 ,,即 ,。
如 。
1.3 锐角三角函数的取值范围
锐角 有 ,,。
如 。
1.4 锐角增大时函数值的变化
锐角 从 增大到 时, 增大, 增大, 减小。
如 ,而 。
2. 解题方法与操作步骤
2.1 解直角三角形的四种类型
已知条件
先求
方法
两直角边 ,
斜边
,再用 求角
斜边 、一直角边
另一直角边
,再用 求角
一直角边 、锐角
另一直角边
,斜边
斜边 、锐角
两直角边 ,
,
2.2 构造直角三角形求值
无现成直角三角形时,作高(或垂线)构造 ,把所求线段或角放进直角三角形中再用三角函数。如等腰三角形底边上的高把原三角形分成两个全等的直角三角形,从而可求腰与底角的三角函数值。
2.3 由三角函数值求锐角
已知 ,先确定 是锐角,再由特殊角值反查得 ;非特殊角用科学计算器反求。
3. 大小比较 / 化简 / 运算小技巧
技巧
要点
示例
特殊角值记忆
正弦分母都是 ,分子依次 ,,;余弦与之相反;正切为 ,,
比较函数值大小
先化同名(用 ),再按 1.4 的单调性比较
比较 与 :,故
化简含平方的式子
用 整体代换
求边长先选准函数
由“已知的边、要求的边与该角的关系”决定用 、 还是
求对边用 或 ,求邻边用 或
4. 常见考试模型
4.1 仰角、俯角测高模型
公式:物体高度 水平距离 ;俯角同理,视线与水平线的夹角对应 关系。
限定:仰角、俯角都是视线与水平线(不是与地面连线)的夹角,测量高度须从同一水平基准量起。
示例:如距旗杆 处仰角为 ,则旗杆高约为 。
4.2 方位角(方向角)导航模型
公式:把“北偏东 ”转化为方向角,构造直角三角形,用 、、 建立边长关系求解距离。
限定:方位角以北(或南)为基准向东、西偏;实际路程须结合速度 时间。
示例:如小岛在船北偏东 方向、相距 海里,则东西向距离为 。
4.3 坡度(坡比)、坡角模型
公式:坡度 ( 为垂直高度, 为水平宽度),坡角 为坡面与水平面的夹角。
限定:坡度是比值(无单位),坡角是角;由坡度求坡角用 反查(或计算器)。
示例:如坡度 即 ,则坡角 。
三、章节高频易错点 + 错解 / 正解对比
易错点 1:求三角函数值时把对边、邻边搞反
典例:在 中,,,,求 。
错解:。
正解: 的对边是 ,邻边是 ,所以 。
原因:概念理解错误。正切的定义是“对边比邻边”,学生常把“对边、邻边”的顺序记反,或求 的三角函数时误用了 的对边、邻边。应先在图上一一标出“ 的对边、邻边、斜边”,再套定义,不要凭位置想当然。
易错点 2:30° 与 60° 的正弦、余弦值弄反
典例:计算 的值。
错解:,,所以 。
正解:,,所以 。
原因:特殊角三角函数值记忆错误。 与 互余,它们的 、 值恰好“交换”,学生常把 记成 (那是 )。可借助“ 角所对的直角边等于斜边的一半”来记牢 。
易错点 3:忽略“在直角三角形中”这一前提
典例:在等腰 中,,,求 。
错解:。
正解:作 于点 ,则 。在 中,,,由勾股定理得 ,所以 。
原因:忽略了三角函数定义的前提是“在直角三角形中”。 是等腰三角形而不是直角三角形,不能直接套 ,必须先作高构造直角三角形;且锐角的正弦值不可能大于 ,也可借此发现错误。
易错点 4:只知道两个锐角,误以为能解直角三角形
典例:在 中,,,,求三边的长。
错解:令斜边 ,则 ,。
正解:只知道两个锐角,不能确定三角形的大小,三边的长无法确定(有无数种可能);解直角三角形要求已知的元素中“至少有一个是边”。
原因:忽略了“解直角三角形”的条件——已知的两个元素中至少有一个是边。只知角度只能确定三角形的形状,不能确定其大小,学生误以为任意给定两个角就有唯一确定的边长。
易错点 5:仰角、俯角对应 关系,误用
典例:从地面观察一建筑物顶端,仰角为 ,已知水平距离为 ,求建筑物的高度。
错解:高度 。
正解:仰角 是视线与水平线的夹角,高度与水平距离对应 关系:高度 。
原因:对仰角、俯角的几何意义理解不清。仰角、俯角是视线与水平线的夹角,求“高度”(对边)与“水平距离”(邻边)时应用 (对边比邻边),学生误用了 (对边比斜边)。应先画出直角三角形,看清“已知边、要求边与该角”的位置关系再选函数。
易错点 6: 记法理解错误
典例:计算 的值。
错解:,所以原式 。
正解:,,所以原式 。
原因:对记法 的理解错误。 表示 ,即“先取 的值再平方”,学生误以为是 即“先平方角再取正弦”。要牢记 、、 分别是 、、 的简写。
学科网(北京)股份有限公司
$