1.能夠運用正弦定理、余弦定理等知識和方法解決一些與測量和幾何計算有關的實 際問題.2.能利用正弦定理、余弦定理解決三角形中的最值和范圍問題.3.通過解決實際問題,培養(yǎng)學生的數學建模、直觀想象和數學運算素養(yǎng).
判斷下列結論是否正確(請在括號中打“√”或“×”)(1)東南方向與南偏東45°方向相同.(  )
(3)從A處望B處的仰角為α,從B處望A處的俯角為β,則α,β的關系為α+β=180°.(  )
1.兩座燈塔A和B與海岸觀察站C的距離相等,燈塔A在觀察站北偏東40°,燈塔B在觀察站南偏東60°,則燈塔A在燈塔B的A.北偏東10° B.北偏西10°C.南偏東10° D.南偏西10°
由題可知∠ABC=50°,A,B,C位置關系如圖,則燈塔A在燈塔B的北偏西10°.
2.如圖所示,為測量某樹的高度,在地面上選取A,B兩點,從A,B兩點分別測得樹尖的仰角為30°,45°,且A,B兩點之間的距離為60 m,則樹的高度為
在△ABP中,∠APB=45°-30°,所以sin∠APB=sin(45°-30°)
3.在某次海軍演習中,已知甲驅逐艦在航母的南偏東15°方向且與航母的距離為12海里,乙護衛(wèi)艦在甲驅逐艦的正西方向,若測得乙護衛(wèi)艦在航母的南偏西45°方向,則甲驅逐艦與乙護衛(wèi)艦的距離為______海里.
如圖,設點A代表甲驅逐艦,點B代表乙護衛(wèi)艦,點C代表航母,則A=75°,B=45°,設甲乙距離x海里,即AB=x,
例1 (1)(2023·重慶模擬)一個騎行愛好者從A地出發(fā),向西騎行了2 km到達B地,然后再由B地向北偏西60°騎行 km到達C地,再從C地向南偏西30°騎行了5 km到達D地,則A地到D地的直線距離是
命題點1 測量距離問題
依題意,∠BCD=90°,在△ABC中,由余弦定理得
在△ACD中,cs∠ACD=cs(90°+∠ACB)
(2)(2022·東北師大附中模擬)為加快推進“5G+光網”雙千兆城市建設,如圖,在某市地面有四個5G基站A,B,C,D.已知基站C,D建在某江的南岸,距離為 km;基站A,B在江的北岸,測得∠ACB=75°,∠ACD=120°,∠ADC=30°,∠ADB=45°,則基站A,B的距離為
在△ACD中,∠ADC=30°,∠ACB=75°∠ACD=120°,所以∠BCD=45°,∠CAD=30°,∠ADC=∠CAD=30°,
在△BDC中,∠CBD=180°-(30°+45°+45°)=60°,
例2 (1)(2023·青島模擬)如圖甲,首鋼滑雪大跳臺是冬奧歷史上第一座與工業(yè)遺產再利用直接結合的競賽場館,大跳臺的設計中融入了世界文化遺產敦煌壁畫中“飛天”的元素.如圖乙,某研究性學習小組為了估算賽道造型最高點A距離地面的高度AB(AB與地面垂直),在賽道一側找到一座建筑物CD,測得CD的高度為h,并從C點測得A點的仰角為30°;在賽道與建筑物CD之間的地面上的點E處測得A點,C點的仰角分別為75°和30°(其中B,E,D三點共線).該學習小組利用這些數據估算得AB約為60米,則CD的高h約為
命題點2 測量高度問題
A.11米 B.20.8米 C.25.4米 D.31.8米
由題意可得∠AEB=75°,∠CED=30°,則∠AEC=75°,∠ACE=60°,∠CAE=45°,
(2)大型城雕“商”字坐落在商丘市睢陽區(qū)神火大道與南京路交匯處,“商”字城雕有著厚重悠久的歷史和文化,它時刻撬動著人們認識商丘、走進商丘的欲望.吳斌同學在今年國慶期間到商丘去旅游,經過“商”字城雕時,他想利用解三角形的知識測量一下該雕塑的高度(即圖中線段AB
的長度).他在該雕塑塔的正東C處沿著南偏西60°的方向前進 米后到達D處(A,C,D三點在同一個水平面內),測得圖中線段AB在東北方向,且測得點B的仰角為71.565°,則該雕塑的高度大約是(參考數據:tan 71.565°≈3)A.19米 B.20米 C.21米 D.22米
在Rt△ABD中,∠BDA=71.565°,所以AB=AD×tan 71.565°≈7×3=21(米).
例3 (1)(2023·南通模擬)圖1是南北方向水平放置的圭表(一種度量日影長的天文儀器,由“圭”和“表”兩個部件組成)的示意圖,其中表高為h,日影長為l.圖2是地球軸截面的示意圖,虛線表示點A處的水平面.已知某測繪興趣小組在冬至日正午時刻(太陽直射點的緯度為南緯23°26′),在某地利用一表高為2 dm的圭表按圖1方式放置后,測得日影長為2.98 dm,則該地的緯度約為北緯(參考數據:tan 34°≈0.67,tan 56°≈1.48)A.23°26′ B.32°34′ C.34° D.56°
命題點3 測量角度問題
又tan 34°≈0.67,所以α≈34°,所以由圖4知∠MAN≈90°-34°=56°,所以β≈56°-23°26′=32°34′,該地的緯度約為北緯32°34′.
(2)(2023·無錫模擬)《后漢書·張衡傳》:“陽嘉元年,復造候風地動儀.以精銅鑄成,員徑八尺,合蓋隆起,形似酒尊,飾以篆文山龜鳥獸之形.中有都柱,傍行八道,施關發(fā)機.外有八龍,首銜銅丸,下有蟾蜍,張口承之.其牙機巧制,皆隱在尊中,覆蓋周密無際.如有地動,尊則振龍,機發(fā)吐丸,而蟾蜍銜之.振聲激揚,伺者因此覺知.雖一龍發(fā)機,而七首不動,尋其方面,乃知震之所在.驗之以事,合契若神.”如
圖為張衡地動儀的結構圖,現要在相距200 km的A,B兩地各放置一個地動儀,B在A的東偏北60°方向,若A地地動儀正東方向的銅丸落下,B地東南方向的銅丸落下,則地震的位置在A地正東___________km.
如圖,設震源在C處,則AB=200 km,由題意可得A=60°,B=75°,C=45°,
解三角形的應用問題的要點(1)從實際問題抽象出已知的角度、距離、高度等條件,作為某個三角形的元素.(2)利用正弦、余弦定理解三角形,得實際問題的解.
跟蹤訓練1 (1)(多選)某貨輪在A處測得燈塔B在北偏東75°,距離為 n mile,測得燈塔C在北偏西30°,距離為 n mile.貨輪由A處向正北航行到D處時,測得燈塔B在南偏東60°,則下列說法正確的是A.A處與D處之間的距離是24 n mileB.燈塔C與D處之間的距離是16 n mileC.燈塔C在D處的西偏南60°D.D在燈塔B的北偏西30°
由題意可知∠ADB=60°,∠BAD=75°,∠CAD=30°,
在△ACD中,由余弦定理得
故B錯誤;由B項解析知CD=AC,所以∠CDA=∠CAD=30°,所以燈塔C在D處的西偏南60°,故C正確;由∠ADB=60°,得D在燈塔B的北偏西60°,故D錯誤.
(2)落霞與孤鶩齊飛,秋水共長天一色,滕王閣,江南三大名樓之一,因初唐詩人王勃所作《滕王閣序》而名傳千古,如圖所示,在滕王閣旁的水平地面上共線的三點A,B,C處測得其頂點P的仰角分別為30°,60°,45°,且AB=BC=75米,則滕王閣的高度OP=________米.
方法一 (兩角互補,余弦值互為相反數)由∠OBC+∠OBA=π得cs∠OBC=-cs∠OBA,
化簡得h2=3 375,易知h>0,
(3)如圖所示,工程師為了了解深水港碼頭海域海底的構造,在海平面內一條直線上的A,B,C三點進行測量.已知AB=60 m,BC=120 m,于A處測得水深AD=120 m,于B處測得水深BE=200 m,于C處測得水深CF=150 m,則cs∠DEF=________.
如圖,作DM∥AC交BE于N,交CF于M,
在△DEF中,由余弦定理得cs∠DEF=
例4 (2023·九江模擬)在△ABC中,內角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,已知 (a2+c2-b2)=-2absin C.(1)求角B;
解三角形中的最值和范圍問題
(2)若D為AC的中點,且BD=2,求△ABC面積的最大值.
∵a2+c2≥2ac,∴ac≤16,
方法二 在△ABD中,由余弦定理得
∵cs∠CDB=cs(π-∠ADB)=-cs∠ADB,
代入③中,整理得a2+c2-ac=16,∵a2+c2≥2ac,∴ac≤16,
方法三 如圖,過點C作AB的平行線交BD的延長線于點E,∵CE∥AB,D為AC的中點,
在△BCE中,由余弦定理得BE2=BC2+EC2-2BC·ECcs∠BCE,
解三角形中最值(范圍)問題的解題策略利用正弦、余弦定理以及面積公式化簡整理,構造關于某一個角或某一條邊的函數或不等式,利用函數的單調性或基本不等式等求最值(范圍).
跟蹤訓練2 (2023·南京模擬)在① ;②2S△ABC= ,這兩個條件中任選一個,補充在下面的問題中,并進行解答.問題:在△ABC中,內角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且________.(1)求角B;
注:如果選擇多個條件分別解答,按第一個解答計分.
在△ABC中,B,C∈(0,π),所以sin B≠0,sin C≠0,
在△ABC中,B∈(0,π),所以sin B≠0,則cs B≠0,
1.一艘游船從海島A出發(fā),沿南偏東20°的方向航行8海里后到達海島B,然后再從海島B出發(fā),沿北偏東40°的方向航行16海里后到達海島C,若游船從海島A出發(fā)沿直線到達海島C,則航行的路程為
根據題意知,在△ABC中,∠ABC=20°+40°=60°,AB=8海里,BC=16海里,
2.(2023·瀘州模擬)如圖,航空測量的飛機航線和山頂在同一鉛直平面內,已知飛機飛行的海拔高度為10 000m,速度為50 m/s.某一時刻飛機看山頂的俯角為15°,經過420 s后看山頂的俯角為45°,則山頂的海拔高度大約為( )A.7 350 m B.2 650 mC.3 650 m D.4 650 m
如圖,設飛機的初始位置為點A,經過420 s后的位置為點B,山頂為點C,作CD⊥AB于點D,則∠BAC=15°,∠CBD=45°,所以∠ACB=30°,在△ABC中,AB=50×420=21 000(m),
所以山頂的海拔高度大約為10 000-7 350=2 650(m).
3.(2023·福州模擬)我國無人機技術處于世界領先水平,并廣泛用于搶險救災、視頻拍攝、環(huán)保監(jiān)測等領域.如圖,有一個從地面A處垂直上升的無人機P,對地面B,C兩受災點的視角為∠BPC,且tan∠BPC= .已知地面上三處受災點B,C,D共線,且∠ADB=90°,BC=CD=DA=1 km,則無人機P到地面受災點D處的遙測距離PD的長度是
方法一 由題意得BD⊥平面PAD,∴BD⊥PD.設PD=x,記∠PBD=α,∠PCD=β,
解得x=1或x=2,又在Rt△PDA中有x>1,∴x=2.
方法二 由題意知BD⊥平面PAD,∴BD⊥PD.設PA=x,則PB2=x2+5,PC2=x2+2.
在△PBC中,由余弦定理得x2+5+x2+2-1
4.(2022·洛陽模擬)在△ABC中,內角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且sin B+sin C=2sin A,則A的最大值為
因為sin B+sin C=2sin A,則由正弦定理得b+c=2a.
當且僅當b=c時,等號成立,
5.(2023·德陽模擬)已知銳角△ABC的內角A,B,C的對邊分別為a,b,c.且b=2asin B, 則cs B+sin C的取值范圍為
依題意b=2asin B,由正弦定理得sin B=2sin Asin B,因為B∈(0,π),所以sin B≠0,
由于△ABC是銳角三角形,
在等邊△ABC中,設AC=x,x>0,在△ACD中,由余弦定理可得AC2=AD2+CD2-2AD·CDcs D,由于DA=3,DC=1,代入上式可得x2=10-6cs D,
∴四邊形ABCD的面積S=S△ABC+S△ACD
7.(2022·南寧模擬)2022年4月16日,搭載著3名航天員的神舟十三號載人飛船返回艙成功著陸于東風著陸場,標志著神舟十三號返回任務取得圓滿成功.假設返回艙D垂直下落于點C,某時刻地面上點A,B觀測點觀測
在△ABD中,A=45°,∠ABD=180°-75°=105°,∠ADB=30°,
AD=20×sin 105°=20×sin(60°+45°)
8.(2022·六安模擬)在△ABC中,a,b,c分別為三個內角A,B,C的對邊,ccs B+(2a+b)cs C=0,若△ABC的外接圓面積為π,則△ABC周長的最大值是________.
ccs B+(2a+b)cs C=0,由正弦定理得sin Ccs B+(2sin A+sin B)cs C=0,即sin Ccs B+sin Bcs C+2sin Acs C=0,所以sin(B+C)+2sin Acs C=0,即sin A(1+2cs C)=0,因為A∈(0,π),所以sin A≠0,
因為△ABC的外接圓面積為π,所以△ABC的外接圓半徑為1,
選擇條件②:由(a+2b)cs C+ccs A=0及正弦定理,得(sin A+2sin B)cs C+sin Ccs A=0,
即sin Acs C+cs Asin C=-2sin Bcs C.即sin(A+C)=-2sin Bcs C.在△ABC中,A+B+C=π,所以sin(A+C)=sin(π-B)=sin B,
(2)若c=4,求AB的中線CD長度的最小值.
整理得2CD2=a2+b2-8,
11.(多選)(2023·寧波模擬)一艘輪船航行到A處時看燈塔B在A的北偏東75°方向,距離 海里,燈塔C在A的北偏西30°方向,距離為 海里,該輪船由A沿正北方向繼續(xù)航行到D處時再看燈塔B在其南偏東60°方向,下面結論正確的有A.AD=24B.CD=12C.∠CDA=60°或∠CDA=120°D.∠CDA=60°
如圖,在△ABD中,B=45°,
在△ACD中,由余弦定理得CD2=AC2+AD2-2×AC×AD×cs 30°,
所以CD=12,故B正確;
故∠CDA=60°或者∠CDA=120°,因為AD>AC,故∠CDA為銳角,所以∠CDA=60°,故C不正確,D正確.
12.(2023·咸陽模擬)數學必修第二冊介紹了海倫-秦九韶公式:我國南宋時期著名的數學家秦九韶在其著作《數書九章》中,提出了已知三角形三邊長求三角形的面積的公式,與著名的海倫公式完全等價,由此可以看出我國古代已具有很高的數學水平,其求法是:“以小斜冪并大斜冪減中斜冪,余半之,自乘于上.以小斜冪乘大斜冪減上,余四約之,為實.一為從隅,開平方得積.”若把以上這段文字
13.(2022·煙臺模擬)我國地處北半球,房屋的窗戶大部分朝南.冬至正午太陽高度最小,在寒冷的冬天,需要溫暖的陽光射入;在夏天,夏至正午太陽高度
最大,則要避免炙熱的陽光射入.這兩點正是安裝遮陽篷需要考慮的.如圖,AB是窗戶的高度,BC是遮陽篷的安裝高度,CD是遮陽篷的安裝長度,設冬至正午時太陽光線與地面的夾角為α,夏至正午時太陽光線與地面的夾角為β,窗戶高度AB=h.為保證冬至正午太陽光剛好全部射入室內,夏至正午太陽光剛好不射入室內,則遮陽篷的安裝高度BC=____________.
依題意可得∠ADC=β,∠BDC=α,AB=h,
因為∠ABC與∠ADC互補,則sin∠ABC=sin∠ADC,且A,B,C,D四點共圓.所以∠CBD=∠DAC=30°,
設AB=a,AD=b.(1)如圖1,當∠BAC=60°時,則∠BAD=90°,故∠BCD=90°,
在Rt△ABD中,4=a2+b2≥2ab,
(2)如圖2,當∠BAC=120°時,則∠BAD=150°,故∠BCD=30°,
則在△ABD中,由余弦定理得1=a2+b2-2abcs 150°,
16.拿破侖·波拿巴,十九世紀法國偉大的軍事家、政治家,對數學很有興趣,他發(fā)現并證明了著名的拿破侖定理:“以任意三角形的三條邊為邊向外構造三個等邊三角形,則這三個三角形的中心恰為另一個等邊三角形的頂點”.如圖,在△ABC中,
∠BAC=60°,以AB,BC,AC為邊向外作三個等邊三角形,其中心依次為D,E,F,若DF= =____,AB+AC的最大值為______.
設BC=a,AC=b,AB=c.如圖,連接AF,BD.由拿破侖定理知,△DEF為等邊三角形.因為D為等邊三角形的中心,所以在△DAB中,∠ABD=∠BAD=30°,∠ADB=120°,設AD=BD=x,由余弦定理得c2=x2+x2-2x2cs 120°,即c2=3x2,
又∠BAC=60°,∠CAF=30°,所以∠DAF=∠BAD+∠BAC+∠CAF=120°,在△ADF中,由余弦定理可得DF2=AD2+AF2-2AD·AF·cs 120°,

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