
?正弦定理:三角形ABC的三邊長分別為a、b、c,其分別對應(yīng)∠A、∠B、∠C;則有
?余弦定理:在△ABC中,余弦定理可以表示為:
a2=b2+c2﹣2bccs∠A
b2=a2+c2﹣2accs∠B
c2=a2+b2﹣2abcs∠C.
?正弦面積公式:
S△ABC=absinC=bcsinA=acsinB
例題精講
【例1】.如圖,∠XOY=45°,一把直角三角尺△ABC的兩個(gè)頂點(diǎn)A、B分別在OX,OY上移動(dòng),其中AB=10,則點(diǎn)O到頂點(diǎn)A的距離的最大值為 10 ,點(diǎn)O到AB的距離的最大值為 5+5 .
解:作△OAB的外接圓,如圖,
∵=,
∴當(dāng)∠ABO=90°,△ABO是等腰直角三角形時(shí),點(diǎn)O到頂點(diǎn)A的距離最大.
則OA=AB=10.
點(diǎn)O到AB的距離的最大值為5+5.
故答案是:10,5+5.
?變式訓(xùn)練
【變式1-1】.以O(shè)為圓心,1為半徑作圓.△ABC為⊙O的內(nèi)接正三角形,P為弧AC的三等分點(diǎn),則PA2+PB2+PC2的值為 6 .
解:∵以O(shè)為圓心,1為半徑作圓,△ABC為⊙O的內(nèi)接正三角形,
∴∠BAC=∠ABC=60°,AB=AC=BC=,
∴∠APB=∠ACB=60°,∠BPC=∠BAC=60°,
∵P為弧AC的三等分點(diǎn),
∴∠ABP=∠ABC=20°,
∴∠PBC=40°,
∴∠PAC=∠PBC=40°,
∴∠PAB=∠BAC+∠PAC=100°,
∵,,
∴,,
∵=2,
∴PA=2sin20°,PB=2sin100°,PC=2sin40°,
∴PA2+PB2+PC2=4[sin220+sin280+sin240]=4[++]=4[﹣cs(60°﹣20°)+cs20°﹣cs(60°+20°)]=6.
故答案為:6.
【變式1-2】.如圖,A,B是海面上位于東西方向相距海里的兩個(gè)觀測點(diǎn),現(xiàn)位于A點(diǎn)北偏東45°,B點(diǎn)北偏西60°的D點(diǎn)有一艘輪船發(fā)出求救信號(hào),位于B點(diǎn)南偏西60°且與B點(diǎn)相距海里的C點(diǎn)的救援船立即前往營救,其航行速度為30海里/小時(shí),該救援船到達(dá)D點(diǎn)需要多長時(shí)間?
解:由題意知AB=5(3+)海里,∠DBA=90°﹣60°=30°,∠DAB=45°,
∴∠ADB=105°,
在△DAB中,由正弦定理得,
∴DB=,
=,
=,
=,
=10(海里),
又∠DBC=∠DBA+∠ABC=30°+(90°﹣60°)=60°,BC=20海里,
在△DBC中,由余弦定理得
CD2=BD2+BC2﹣2BD?BC?cs∠DBC
=300+1200﹣2×10×20×=900,
∴CD=30(海里),則需要的時(shí)間t==1(小時(shí)).
答:救援船到達(dá)D點(diǎn)需要1小時(shí).
【例2】.如圖,在△ABC中,∠BAC=45°,AD⊥BC,垂足為D,BD=3,CD=2,求AD的長.
解:設(shè)AD=x(x>0).
∵AD⊥BC于D,BD=3,CD=2,
∴AC=,AB=;
又∵在△ABC中,∠BAC=45°,
∴BC2=AC2+AB2﹣2AC?ABcs45°,即25=x2+4+x2+9﹣2??,
解得x=6,
∴AD=6.
?變式訓(xùn)練
【變式2-1】.在四邊形ABCD中,AB=BC=CD=26,AD=30,AC,BD交于點(diǎn)O,∠AOB=60°.求S四邊形ABCD= 506 .
解:設(shè)BO=x,AO=y(tǒng),CO=a,DO=b,
由余弦定理,得.
由(③+④)﹣(①+②)得:ax+by+ab+xy=2024.
所以S四邊形ABCD=xysin60°+axsin120°+absin60°+bysin60°=xy+ax+ab+by=(ax+by+ab+xy),
所以.
故答案是:506.
【變式2-2】.如圖,圓內(nèi)接四邊形ABCD中,AC平分BD,AC=,求AB2+BC2+CD2+AD2的值.
解:∵,.
∵AC平分BD,
∴BP=DP,
∴S△ABC=S△ADC,
∴.
∵∠ABC+∠ADC=180°,
∴sin∠ADC=sin∠ABC,cs∠ADC+cs∠ABC=0,
∴AB?BC=AD?CD,
∴,
即AB2+BC2+AD2+CD2=10.
1.若△ABC的三個(gè)內(nèi)角滿足sinA:sinB:sinC=5:11:13,則△ABC( )
A.一定是銳角三角形
B.一定是直角三角形
C.一定是鈍角三角形
D.可能是銳角三角形,也可能是鈍角三角形
解:∵△ABC的三個(gè)內(nèi)角滿足sinA:sinB:sinC=5:11:13,
∴由正弦定理可設(shè)a=5k,b=11k,c=13k,
由余弦定理得:csC===﹣<0,
∴∠C是鈍角,
∴△ABC是鈍角三角形,
故選:C.
2.如圖,點(diǎn)D是△ABC的邊BC上一點(diǎn),如果AB=AD=2,AC=4,且BD:DC=2:3,則△ABC是( )
A.銳角三角形
B.直角三角形
C.鈍角三角形
D.銳角三角形或直角三角形
解:方法1:過A作AE垂直BC于E,
令BD=2xCD=3x 則BC=5x,
∵AB=AD=2,
∴BE=x,csB=,
∴AC2=AB2+BC2﹣2AB?BCcsB 即16=4+25x2﹣10x2,
解得,x=,
∴△ABC用余弦定理BC2=AB2+AC2﹣2AB?ACcsA 即20=4+16﹣16csA,
∴csA=0,∠A=90°.
方法2:過點(diǎn)D作AB平行線交AC于E,
因此很容易得到DE:AB=CE:CA=CD:CB=3:5,
那么DE=1.2;
AD=2,AE=1.6,由勾股定理得△AED構(gòu)成一個(gè)直角三角形,即△ABC是直角三角形
故選:B.
3.在△ABC中,∠B=45°,AC=2,則△ABC面積的最大值為( )
A.2B.+1C.2D.
解:∵∠B=45°、AC=2,
∴由余弦定理csB=得:=,
∴ac=a2+c2﹣4≥2ac﹣4,即(2﹣)ac≤4(當(dāng)且僅當(dāng)a=c時(shí)取等號(hào)),
∴ac≤=2(2+)=4+2,
∴△ABC的面積S=acsinB≤(4+2)×=1+,
則△ABC的面積的最大值為1+,
故選:B.
4.△ABC中,,,BC=2,設(shè)P為BC邊上任一點(diǎn),則( )
A.PA2<PB?PC
B.PA2=PB?PC
C.PA2>PB?PC
D.PA2與PB?PC的大小關(guān)系并不確定
解:如圖,設(shè)BP=x,PC=2﹣x,
在△ABC中,由余弦定理,有
=,
在△ABP中,由余弦定理,
有PA2=AB2+BP2﹣2AB?BPcsB=,
∴PA2=x2﹣5x+8,
而PB?PC=x(2﹣x)=2x﹣x2,
令y=PA2﹣PB?PC=x2﹣5x+8﹣2x+x2=,
∴PA2>PB?PC.
故選:C.
5.圓內(nèi)接四條邊長順次為5、10、11、14,則這個(gè)四邊形的面積為( )
A.78.5B.97.5C.90D.102
解:設(shè)AB=5,BC=10,CD=11,AD=14,
∵52+142=102+112,
∴BD2=AB2+AD2=BC2+CD2,
∴∠A=∠C=90°,
∴S四邊形=AB?AD+BC?CD=5×7+5×11=90.故選:C.
6.如圖,點(diǎn)1為單位正方形內(nèi)一點(diǎn),且AE=BE=AB,延長AE交CD于F,作FG⊥AB于點(diǎn)G,則EG的長度為( )
A.B.C.D.
解:如右圖所示,
∵AE=BE=AB,
∴△ABE是等邊三角形,
∴∠EAB=∠EBA=∠AEB=60°,
又∵FG⊥AB,
∴∠AGF=90°,
∴∠AFG=30°,
∴AF==,
∴EF=AF﹣AE=﹣1,
在△EFG中,EG2=EF2+FG2﹣2×EF×FG×cs30°=,
∴EG=.
(作EH⊥FG,求出EH,GH,利用勾股定理即可解決問題)
故選:D.
7.設(shè)△ABC的三邊為a,b,c且(b+c):(c+a):(a+b)=4:5:6,則sinA:sinB:sinC= 7:5:3 .
解:由已知,設(shè)(k>0),
得 b+c=4k,
c+a=5k,
a+b=6k,
三式相加,得a+b+c=k,
∴a=k,b=k,c=k,
∴sinA:sinB:sinC=a:b:c=7:5:3.
8.已知在△ABC中,有一個(gè)角為60°,,周長為20,則三邊長分別為 5,7,8 .
解:在△ABC中,不妨設(shè)∠A=60°.
由題意,可得,
,
,
解得a=7,b=5,c=8或a=7,b=8,c=5,
所以,△ABC三邊長分別為5,7,8.
故答案為:5,7,8.
9.已知直角三角形ABC中,∠C=90°,BC=6,CA=3,CD為∠C的角平分線,則CD= .
解:令CD=x,由正弦定理可知:
S△ABC=9=×3×x?sin45°+×6×x?sin45°,
故x=.
故答案為:2.
10.在△ABC中,∠BAC=45°,AD⊥BC于D,BD=3,CD=2,那么AD的長是 6 .
解:設(shè)AD=x(x>0).
∵AD⊥BC于D,BD=3,CD=2,
∴AC=,AB=;
又∵在△ABC中,∠BAC=45°,
∴BC2=AC2+AB2﹣2AC?ABcs45°,即25=x2+4+x2+9﹣2??,
解得x=6.
故答案是:6.
11.在△ABC中,∠C=3∠A,AB=48,BC=27,則AC= 35 .
解:作CD交AB于D,使∠ACD=∠A,
由已知得∠BCD=2∠A,
又因∠BDC=∠A+∠ACD=2∠A,
所以∠BCD=∠BDC,BD=CB=27,CD=AD=AB﹣BD=21,
在△CBD和△ABC中,
由余弦定理,得:,
解得:AC=35.
故答案為:35.
12.如圖,在△ABC中,∠A=45°,點(diǎn)D為AC中點(diǎn),DE⊥AB于點(diǎn)E,BE=BC,BD=,則AC的長為 4 .
解:設(shè)AE=x(x>0),BE=BC=y(tǒng)(y>0),
∵∠A=45°,DE⊥AB,
∴AE=DE=x,
在Rt△BDE中,BD2=BE2+DE2,即x2+y2=87…①,
在Rt△ADE中,AD==x,
又∵D為AC中點(diǎn),
∴AC=2x,
在△ABC中,由余弦定理得:BC2=AB2+AC2﹣2AB×AC×csA,
即y2=(x+y)2+8x2﹣2(x+y)×2x×,
整理得:5x2﹣2xy=0,
解得:y=x…②,
將②代入①得:x=2,
∴AC=2x=4.
故答案為:4.
13.在△ABC中,AB=2,BC=a,∠C=60°,如果對于a的每一個(gè)確定的值,都存在兩個(gè)不全等的△ABC,那么a的取值范圍是 2<a<4 .
解:法一:由正弦定理得:=,即=,
再sinA=,
由題意得:當(dāng)60°<∠A<120°時(shí),滿足條件的△ABC有兩個(gè),
所以<<1,
解得2<a<4;
法二:由題,對于a的每一個(gè)確定的值,都要存在兩個(gè)不全等的△ABC,例如下圖所示,在BC為定值時(shí),存在兩個(gè)不全等的△ABC與△A′BC,
∴兩個(gè)不全等的△ABC中其中一個(gè)是銳角三角形,其中一個(gè)是鈍角三角形(∠CAB為鈍角),
①當(dāng)△ABC為銳角三角形時(shí),假設(shè)0°<∠A<60°,如下圖所示,
在圖中無法以BC邊為定值,再畫出另一個(gè)不全等的△ABC,
②當(dāng)△ABC為銳角三角形時(shí),假設(shè)∠A=60°,如下圖所示,△ABC為等邊三角形,
在圖中也無法以BC邊為定值,再畫出另一個(gè)不全等的△ABC,
∴綜上,當(dāng)△ABC為銳角三角形時(shí),∠A必須滿足:90°>∠A>60°,
∵當(dāng)∠A=60°時(shí),△ABC為等邊三角形,此時(shí)BC=2,
∵當(dāng)∠A=90°時(shí),△ABC為直角三角形,此時(shí)BC=4,
∴對于a的每一個(gè)確定的值,都要存在兩個(gè)不全等的△ABC,則BC需滿足:2<BC<4,
∴2<a<4;
故答案為:2<a<4.
14.在△ABC中,∠B=45°,D是BC邊上的一點(diǎn),AD=,AC=3,CD=,求AB的長.
解:∵AD=,AC=3,CD=,
∴AC2=32=9,AD2=3,CD2=6,
∴AC2=AD2+CD2,
∴∠ADC=90°,
∵∠B=45°,
∴AB=AD=?=.
15.如圖,在Rt△ABC中,BC=5,AC=12,AB=13,點(diǎn)D在AB上,點(diǎn)E在AC上,且DE平分△ABC的面積,求線段DE長度的最小值.
解:在Rt△ABC中,BC=5,AC=12,AB=13,則S△ABC==30,sinA==.
∵DE平分△ABC的面積,
∴S△ADE=S△ABC=15.
令A(yù)D=a,AE=b,有:absinA=15.
故ab=78.
∴.
故DE長度的最小值為.
16.如圖,在△ABC中,AD⊥直線BC,垂足為D,且AD=BC=a(a為常數(shù)),AC=b,AB=c,求最大值.
解:由題意知bcsinA=a?a,即bcsinA=a2.
又∵a2=b2+c2﹣2bccsA,
∴b2+c2=a2+2bccsA,
∴====sinA+2csA.
又∵sinA+2csA=(sinA+csA)=sin(A+B).
∴最大值為.
17.在△ABC中,csA=,csB=,csC=,我們稱為余弦定理,請用余弦定理完成下面的問題.請用余弦定理完成下面的問題:
(1)如圖,已知△DEF,∠E=60°,DE=4,DF=,求EF的長度;
(2)通過合理的構(gòu)造,試求cs105°.
解:(1)由余弦定理,可得csE=,
∵∠E=60°,DE=4,DF=,
∴=,
解得EF=1或3;
(2)如圖,在△ABC中,∠B=45°,∠C=30°,AD⊥BC,AD=1.
∵在RT△ADC中,AD=1.
∴AC=2,CD=,
∵在RT△ADB中,AD=1,
∴AB=,BD=1,
∴在△ABC中,AB=,AC=2,BC=+1,
∠BAC=180°﹣30°﹣45°=105°,
利用余弦定理可得cs105°===.
18.閱讀:△ABC中,a,b,c分別是∠A,∠B,∠C的對邊,△ABC的邊角有如下性質(zhì):
①正弦定理:==
②余弦定理:a2=b2+c2﹣2bccsA,b2=a2+c2﹣2accsB,c2=a2+b2﹣2abcsC.
③S△ABC=absinC=bcsinA=acsinB
請你根據(jù)上述結(jié)論求解下列問題:在銳角△ABC中,a,b,c分別是∠A,∠B,∠C的對邊,且2asinB=b.
(1)求角A的大??;
(2)若a=6,b+c=8,求△ABC的面積.
解:(1)∵2asinB=b,利用正弦定理=得:asinB=bsinA,
∴2bsinA=b,
∵sinB≠0,
∴sinA=,
又∵A為銳角,
∴A=;
(2)由余弦定理得:a2=b2+c2﹣2bc?csA,即36=b2+c2﹣bc=(b+c)2﹣3bc=64﹣3bc,
∴bc=,
又∵sinA=,
∴S△ABC=bcsinA=.
19.△ABC中,AB=AC,CD平分∠ACB.
(1)若∠A=x°,∠BDC是y°,則y與x之間的函數(shù)關(guān)系式 y=x+45 ;
(2)若△BDC三邊的長是三個(gè)連續(xù)整數(shù),求sinA;
(3)在(2)的條件下求△ADC的面積.
解:(1)∵AB=AC,∠A=x°,
∴∠ACB=∠B=,
又∵CD平分∠ACB,
∴∠ACD=∠ACB=,
∴∠BDC=∠A+∠ACD=x°+=,
∴y=x+45.
故答案為y=x+45;
(2)∵∠BCD=∠ACB==45°﹣x°,∠BDC=x°+45°,∠DBC=2∠BCD,
∴∠BCD<∠BDC,∠BCD<∠DBC,
∴△BCD中BD邊最?。?br>作∠ABC的平分線交CD于E.
∵∠DBE=∠ABC=∠ACB=∠DCB,∠BDE=∠CDB,
∴△BDE∽△CDB,
∴BD:CD=BE:BC=DE:BD.(*)
設(shè)BE=CE=z,則DE=n+1﹣z.
下面分兩種情況討論BC與CD的關(guān)系:
①當(dāng)BC>CD時(shí),設(shè)BD、CD、BC分別為n,n+1,n+2,再設(shè)BE=CE=z,則DE=n+1﹣z.將它們代入(*),得
==,
由=,得z=,
由=,得n+1﹣z=,
兩式相加,得n+1=,
解得n=1.
由三角形三邊關(guān)系定理可知1,2,3不能組成三角形,所以BC>CD不成立;
②當(dāng)BC<CD時(shí),設(shè)BD、BC、CD分別為n,n+1,n+2,再設(shè)BE=CE=z,則DE=n+2﹣z.將它們代入(*),得
==,
由=,得z=,
由=,得n+2﹣z=,
兩式相加,得n+2=,
解得n1=4,n2=﹣1(不合題意,舍去),
∴BD=4,BC=5,CD=6.
∵CD平分∠ACB,
∴AD:BD=AC:BC,
∴AD:4=AC:5,
設(shè)AD=4x,則AC=5x,
∵AB=AC,
∴4x+4=5x,
∴x=4,
∴AB=AC=20.
在△ABC中,AB=AC=20,BC=5,
由余弦定理,得csA==,
∴sinA==;
(3)△ADC的面積=×16×20×=15.
20.如圖:D是以AB為直徑的圓O上任意一點(diǎn),且不與點(diǎn)A、B重合,點(diǎn)C是弧BD的中點(diǎn),作CE∥AB,交AD或其延長線于E,連接BE交AC與G,AE=CE,過C作CM⊥AD交AD延長線于點(diǎn)M,MC與⊙O相切,CE=7,CD=6,求EG的長.
解:連接OC,如圖.
∵M(jìn)C與⊙O相切,
∴OC⊥MC.
∵CM⊥AD,
∴OC∥AM.
∵CE∥AB,
∴四邊形AOCE是平行四邊形,
∴OA=CE=7,
∴AB=14.
∵點(diǎn)C是弧BD的中點(diǎn),
∴BC=CD=6.
∵AB是⊙O的直徑,
∴∠ACB=90°,
∴AC===4.
∵CE∥AB,∴△CGE∽△AGB,
∴===,
∴AG=AC=.
在Rt△ACB中,
cs∠BAC===.
∵點(diǎn)C是弧BD的中點(diǎn),
∴∠BAC=∠CAD,即∠BAC=∠EAG,
∴cs∠EAG=.
在△EAG中,
cs∠EAG=.
∴=.
∵AG=,AE=CE=7,
∴=.
整理得:GE2=.
∵GE>0,∴GE=.
∴EG的長為.
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