1.正弦定理、余弦定理
在△ABC中,若角A,B,C所對(duì)的邊分別是a,b,c,R為△ABC外接圓半徑,則
2.三角形常用面積公式
(1)S=eq \f(1,2)a·ha(ha表示邊a上的高).
(2)S=eq \f(1,2)absin C=eq \f(1,2)acsin B=eq \f(1,2)bcsin A.
(3)S=eq \f(1,2)r(a+b+c)(r為三角形內(nèi)切圓半徑).
3.測(cè)量中的幾個(gè)有關(guān)術(shù)語(yǔ)
微思考
1.三角形中有哪些三角函數(shù)關(guān)系?
提示 三角形中的三角函數(shù)關(guān)系
(1)sin(A+B)=sin C;(2)cs(A+B)=-cs C;
(3)sin eq \f(A+B,2)=cs eq \f(C,2);(4)cs eq \f(A+B,2)=sin eq \f(C,2).
2.在△ABC中,A>B是sin A>sin B的充要條件嗎?
提示 在△ABC中,由A>B可推出sin A>sin B,由sin A>sin B也可推出A>B,故A>B是sin A>sin B的充要條件.
題組一 思考辨析
1.判斷下列結(jié)論是否正確(請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打“√”或“×”)
(1)三角形中三邊之比等于相應(yīng)的三個(gè)內(nèi)角之比.( × )
(2)當(dāng)b2+c2-a21=a,
所以B=45°或B=135°.
故選BC.
6.在△ABC中,acs A=bcs B,則這個(gè)三角形的形狀為 .
答案 等腰三角形或直角三角形
解析 由正弦定理,得sin Acs A=sin Bcs B,
即sin 2A=sin 2B,
所以2A=2B或2A=π-2B,
即A=B或A+B=eq \f(π,2),
所以這個(gè)三角形為等腰三角形或直角三角形.

題型一 利用正弦、余弦定理解三角形
例1 在①b2+eq \r(2)ac=a2+c2;②acs B=bsin A;③sin B+cs B=eq \r(2)這三個(gè)條件中任選一個(gè),補(bǔ)充在下面的問(wèn)題中,并解決該問(wèn)題.
已知△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c, ,A=eq \f(π,3),b=eq \r(2),求△ABC的面積.
解 (1)若選擇①b2+eq \r(2)ac=a2+c2,
由余弦定理得cs B=eq \f(a2+c2-b2,2ac)=eq \f(\r(2)ac,2ac)=eq \f(\r(2),2),
因?yàn)锽∈(0,π),所以B=eq \f(π,4);
由正弦定理eq \f(a,sin A)=eq \f(b,sin B),
得a=eq \f(bsin A,sin B)=eq \f(\r(2)·sin\f(π,3),\f(\r(2),2))=eq \r(3),
因?yàn)锳=eq \f(π,3),B=eq \f(π,4),
所以C=π-eq \f(π,3)-eq \f(π,4)=eq \f(5π,12),
所以sin C=sin eq \f(5π,12)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+\f(π,6)))
=sin eq \f(π,4)cs eq \f(π,6)+cs eq \f(π,4)sin eq \f(π,6)=eq \f(\r(6)+\r(2),4),
所以S△ABC=eq \f(1,2)absin C=eq \f(1,2)×eq \r(3)×eq \r(2)×eq \f(\r(6)+\r(2),4)=eq \f(3+\r(3),4).
(2)若選擇②acs B=bsin A,
則sin Acs B=sin Bsin A,
因?yàn)閟in A≠0,所以sin B=cs B,
因?yàn)锽∈(0,π),所以B=eq \f(π,4);
由正弦定理eq \f(a,sin A)=eq \f(b,sin B),
得a=eq \f(bsin A,sin B)=eq \f(\r(2)·sin\f(π,3),\f(\r(2),2))=eq \r(3),
因?yàn)锳=eq \f(π,3),B=eq \f(π,4),
所以C=π-eq \f(π,3)-eq \f(π,4)=eq \f(5π,12),
所以sin C=sin eq \f(5π,12)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+\f(π,6)))
=sin eq \f(π,4)cs eq \f(π,6)+cs eq \f(π,4)sin eq \f(π,6)=eq \f(\r(6)+\r(2),4),
所以S△ABC=eq \f(1,2)absin C=eq \f(1,2)×eq \r(3)×eq \r(2)×eq \f(\r(6)+\r(2),4)=eq \f(3+\r(3),4).
(3)若選擇③sin B+cs B=eq \r(2),
則eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(B+\f(π,4)))=eq \r(2),所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(B+\f(π,4)))=1,
因?yàn)锽∈(0,π),所以B+eq \f(π,4)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(5π,4))),
所以B+eq \f(π,4)=eq \f(π,2),所以B=eq \f(π,4);
由正弦定理eq \f(a,sin A)=eq \f(b,sin B),
得a=eq \f(bsin A,sin B)=eq \f(\r(2)·sin\f(π,3),\f(\r(2),2))=eq \r(3),
因?yàn)锳=eq \f(π,3),B=eq \f(π,4),
所以C=π-eq \f(π,3)-eq \f(π,4)=eq \f(5π,12),
所以sin C=sin eq \f(5π,12)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+\f(π,6)))
=sin eq \f(π,4)cs eq \f(π,6)+cs eq \f(π,4)sin eq \f(π,6)=eq \f(\r(6)+\r(2),4),
所以S△ABC=eq \f(1,2)absin C=eq \f(1,2)×eq \r(3)×eq \r(2)×eq \f(\r(6)+\r(2),4)=eq \f(3+\r(3),4).
思維升華 (1)正弦定理、余弦定理的作用是在已知三角形部分元素的情況下求解其余元素,基本思想是方程思想,即根據(jù)正弦定理、余弦定理列出關(guān)于未知元素的方程,通過(guò)解方程求得未知元素.
(2)正弦定理、余弦定理的另一個(gè)作用是實(shí)現(xiàn)三角形邊角關(guān)系的互化,解題時(shí)可以把已知條件化為角的三角函數(shù)關(guān)系,也可以把已知條件化為三角形邊的關(guān)系.
跟蹤訓(xùn)練1 (1)(2018·全國(guó)Ⅱ)在△ABC中,cs eq \f(C,2)=eq \f(\r(5),5),BC=1,AC=5,則AB等于( )
A.4eq \r(2) B.eq \r(30) C.eq \r(29) D.2eq \r(5)
答案 A
解析 ∵cs eq \f(C,2)=eq \f(\r(5),5),
∴cs C=2cs2eq \f(C,2)-1=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(5),5)))2-1=-eq \f(3,5).
在△ABC中,由余弦定理,得AB2=AC2+BC2-2AC·BC·cs C=52+12-2×5×1×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3,5)))=32,
∴AB=eq \r(32)=4eq \r(2).
故選A.
(2)(2020·全國(guó)Ⅲ)在△ABC中,cs C=eq \f(2,3),AC=4,BC=3,則tan B等于( )
A.eq \r(5) B.2eq \r(5) C.4eq \r(5) D.8eq \r(5)
答案 C
解析 由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BCcs C=42+32-2×4×3×eq \f(2,3)=9,
得AB=3,所以AB=BC.
過(guò)點(diǎn)B作BD⊥AC,交AC于點(diǎn)D,如圖,
則AD=eq \f(1,2)AC=2,
BD=eq \r(32-22)=eq \r(5),
所以tan∠ABD=eq \f(AD,BD)=eq \f(2,\r(5))=eq \f(2\r(5),5),
所以tan∠ABC=eq \f(2tan∠ABD,1-tan2∠ABD)=4eq \r(5).
題型二 正弦定理、余弦定理的應(yīng)用
命題點(diǎn)1 判斷三角形的形狀
例2 (1)設(shè)△ABC的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,若bcs C+ccs B=asin A,則△ABC的形狀為( )
A.銳角三角形 B.直角三角形
C.鈍角三角形 D.不確定
答案 B
解析 由正弦定理得sin Bcs C+sin Ccs B=sin2A,
∴sin(B+C)=sin2A,
即sin(π-A)=sin2A,sin A=sin2A.
∵A∈(0,π),∴sin A>0,∴sin A=1,
即A=eq \f(π,2),∴△ABC為直角三角形.
(2)(多選)已知a,b,c分別是△ABC三個(gè)內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊,下列四個(gè)命題中正確的是( )
A.若tan A+tan B+tan C>0,則△ABC是銳角三角形
B.若acs A=bcs B,則△ABC是等腰三角形
C.若bcs C+ccs B=b,則△ABC是等腰三角形
D.若eq \f(a,cs A)=eq \f(b,cs B)=eq \f(c,cs C),則△ABC是等邊三角形
答案 ACD
解析 ∵tan A+tan B+tan C=tan Atan Btan C>0,
∴A,B,C均為銳角,∴選項(xiàng)A正確;
由acs A=bcs B及正弦定理,可得sin 2A=sin 2B,
∴A=B或A+B=eq \f(π,2),
∴△ABC是等腰三角形或直角三角形,∴選項(xiàng)B錯(cuò);
由bcs C+ccs B=b及正弦定理,
可知sin Bcs C+sin Ccs B=sin B,
∴sin A=sin B,
∴A=B,∴選項(xiàng)C正確;
由已知和正弦定理,易知tan A=tan B=tan C,
∴選項(xiàng)D正確.
命題點(diǎn)2 三角形面積的計(jì)算
例3 (1)(2019·全國(guó)Ⅱ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.若b=6,a=2c,B=eq \f(π,3),則△ABC的面積為 .
答案 6eq \r(3)
解析 方法一 因?yàn)閍=2c,b=6,B=eq \f(π,3),所以由余弦定理b2=a2+c2-2accs B,得62=(2c)2+c2-2×2c×ccs eq \f(π,3),得c=2eq \r(3),所以a=4eq \r(3),所以△ABC的面積S=eq \f(1,2)acsin B=eq \f(1,2)×4eq \r(3)×2eq \r(3)×sin eq \f(π,3)=6eq \r(3).
方法二 因?yàn)閍=2c,b=6,B=eq \f(π,3),所以由余弦定理b2=a2+c2-2accs B,得62=(2c)2+c2-2×2c×ccs eq \f(π,3),得c=2eq \r(3),所以a=4eq \r(3),所以a2=b2+c2,所以A=eq \f(π,2),所以△ABC的面積S=eq \f(1,2)×2eq \r(3)×6=6eq \r(3).
(2)在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別是a,b,c,且A=eq \f(π,6),a=2,則△ABC面積的最大值為 .
答案 2+eq \r(3)
解析 由余弦定理a2=b2+c2-2bccs A,
得4=b2+c2-2bc×eq \f(\r(3),2)≥2bc-eq \r(3)bc,
所以bc≤4(2+eq \r(3)),
所以S△ABC=eq \f(1,2)bcsin A≤2+eq \r(3),
故△ABC面積的最大值為2+eq \r(3).
思維升華 (1)判斷三角形形狀的方法
①化邊:通過(guò)因式分解、配方等得出邊的相應(yīng)關(guān)系.
②化角:通過(guò)三角恒等變換,得出內(nèi)角的關(guān)系,此時(shí)要注意應(yīng)用A+B+C=π這個(gè)結(jié)論.
(2)三角形面積計(jì)算問(wèn)題要適當(dāng)選用公式,可以根據(jù)正弦定理和余弦定理進(jìn)行邊角互化.
跟蹤訓(xùn)練2 (1)在△ABC中,cs2eq \f(B,2)=eq \f(a+c,2c)(a,b,c分別為角A,B,C的對(duì)邊),則△ABC的形狀為( )
A.等邊三角形 B.直角三角形
C.等腰三角形或直角三角形 D.等腰直角三角形
答案 B
解析 ∵cs2eq \f(B,2)=eq \f(1+cs B,2),cs2eq \f(B,2)=eq \f(a+c,2c),
∴(1+cs B)·c=a+c,∴a=cs B·c=eq \f(a2+c2-b2,2a),
∴2a2=a2+c2-b2,∴a2+b2=c2,
∴△ABC為直角三角形.
(2)(2018·全國(guó)Ⅰ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.已知bsin C+csin B=4asin Bsin C,b2+c2-a2=8,則△ABC的面積為 .
答案 eq \f(2\r(3),3)
解析 由bsin C+csin B=4asin Bsin C,
得sin Bsin C+sin Csin B=4sin Asin Bsin C,
因?yàn)閟in Bsin C≠0,所以sin A=eq \f(1,2).
因?yàn)閎2+c2-a2=8,所以cs A=eq \f(b2+c2-a2,2bc)>0,
所以bc=eq \f(8\r(3),3),
所以S△ABC=eq \f(1,2)×eq \f(8\r(3),3)×eq \f(1,2)=eq \f(2\r(3),3).
題型三 解三角形應(yīng)用舉例
命題點(diǎn)1 測(cè)量距離問(wèn)題
例4 (2020·寧德質(zhì)檢)海洋藍(lán)洞是地球罕見(jiàn)的自然地理現(xiàn)象,被譽(yù)為“地球給人類保留宇宙秘密的最后遺產(chǎn)”,我國(guó)擁有世界上已知最深的海洋藍(lán)洞,若要測(cè)量如圖所示的海洋藍(lán)洞的口徑(即A,B兩點(diǎn)間的距離),現(xiàn)取兩點(diǎn)C,D,測(cè)得CD=80,∠ADB=135°,∠BDC=∠DCA=15°,∠ACB=120°,則圖中海洋藍(lán)洞的口徑為 .
答案 80eq \r(5)
解析 由已知得,在△ADC中,∠ACD=15°,∠ADC=150°,所以∠DAC=15°,
由正弦定理得AC=eq \f(80sin 150°,sin 15°)=eq \f(40,\f(\r(6)-\r(2),4))=40(eq \r(6)+eq \r(2)).
在△BCD中,∠BDC=15°,∠BCD=135°,
所以∠DBC=30°,
由正弦定理eq \f(CD,sin∠CBD)=eq \f(BC,sin∠BDC),
得BC=eq \f(CDsin∠BDC,sin∠CBD)=eq \f(80×sin 15°,\f(1,2))=160sin 15°=40(eq \r(6)-eq \r(2)).
在△ABC中,由余弦定理,得AB2=1 600×(8+4eq \r(3))+1 600×(8-4eq \r(3))+2×1 600×(eq \r(6)+eq \r(2))×(eq \r(6)-eq \r(2))×eq \f(1,2)=1 600×16+1 600×4=1 600×20=32 000,
解得AB=80eq \r(5),故圖中海洋藍(lán)洞的口徑為80eq \r(5).
命題點(diǎn)2 測(cè)量高度問(wèn)題
例5 (2020·長(zhǎng)春質(zhì)檢)《海島算經(jīng)》是中國(guó)學(xué)者劉徽編撰的一部測(cè)量數(shù)學(xué)著作,現(xiàn)有取自其中的一個(gè)問(wèn)題:今有望海島,立兩表,齊高三丈,前后相去千步,令后表與前表參相直,從前表卻行一百二十三步,人目著地,取望島峰,與表末參合,從后表卻行一百二十七步,人目著地,取望島峰,亦與表末參合,問(wèn)島高幾何?其大意為:如圖所示,立兩個(gè)三丈高的標(biāo)桿BC和DE,兩標(biāo)桿之間的距離BD=1 000步,兩標(biāo)桿的底端與海島的底端H在同一直線上,從前面的標(biāo)桿B處后退123步,人眼貼地面,從地上F處仰望島峰,A,C,F(xiàn)三點(diǎn)共線,從后面的標(biāo)桿D處后退127步,人眼貼地面,從地上G處仰望島峰,A,E,G三點(diǎn)也共線,則海島的高為(注:1步=6尺,1里=180丈=1 800尺=300步)( )
A.1 255步 B.1 250步
C.1 230步 D.1 200步
答案 A
解析 因?yàn)锳H∥BC,所以△BCF∽△HAF,所以eq \f(BF,HF)=eq \f(BC,AH).因?yàn)锳H∥DE,所以△DEG∽△HAG,所以eq \f(DG,HG)=eq \f(DE,AH).又BC=DE,所以eq \f(BF,HF)=eq \f(DG,HG),即eq \f(123,123+HB)=eq \f(127,127+1 000+HB),所以HB=30 750步,又eq \f(BF,HF)=eq \f(BC,AH),
所以AH=eq \f(5×?30 750+123?,123)=1 255(步).故選A.
命題點(diǎn)3 測(cè)量角度問(wèn)題
例6 已知島A南偏西38°方向,距島A 3海里的B處有一艘緝私艇.島A處的一艘走私船正以10海里/小時(shí)的速度向島北偏西22°方向行駛,問(wèn)緝私艇朝何方向以多大速度行駛,恰好用0.5小時(shí)能截住該走私船?
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(參考數(shù)據(jù):sin 38°≈\f(5\r(3),14),sin 22°≈\f(3\r(3),14)))
解 如圖,設(shè)緝私艇在C處截住走私船,D為島A正南方向上一點(diǎn),緝私艇的速度為x海里/小時(shí),結(jié)合題意知BC=0.5x,AC=5,∠BAC=180°-38°-22°=120°.
由余弦定理可得BC2=AB2+AC2-2AB·ACcs 120°,
所以BC2=49,
所以BC=0.5x=7,
解得x=14.
又由正弦定理得
sin∠ABC=eq \f(AC·sin∠BAC,BC)=eq \f(5×\f(\r(3),2),7)=eq \f(5\r(3),14),
所以∠ABC=38°,
又∠BAD=38°,所以BC∥AD,
故緝私艇以14海里/小時(shí)的速度向正北方向行駛,恰好用0.5小時(shí)截住該走私船.
素養(yǎng)提升 數(shù)學(xué)抽象是指舍去事物的一切物理屬性,得到數(shù)學(xué)研究對(duì)象的思維過(guò)程,主要包括:從數(shù)量與數(shù)量關(guān)系、圖形與圖形關(guān)系中抽象出數(shù)學(xué)概念及概念之間的關(guān)系,從事物的具體背景中抽象出一般規(guī)律和結(jié)構(gòu),并且用數(shù)學(xué)符號(hào)或數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)予以表征.從實(shí)際問(wèn)題中抽象出距離、高度、角度等數(shù)學(xué)問(wèn)題,然后利用正弦定理、余弦定理求解,很好地體現(xiàn)了數(shù)學(xué)抽象的數(shù)學(xué)素養(yǎng).
跟蹤訓(xùn)練3 如圖,一輛汽車在一條水平的公路上向正西行駛,到A處時(shí)測(cè)得公路北側(cè)一山頂D在西偏北30°的方向上,行駛600 m后到達(dá)B處,測(cè)得此山頂在西偏北75°的方向上,仰角為30°,則此山的高度CD= m.
答案 100eq \r(6)
解析 由題意,在△ABC中,∠BAC=30°,∠ABC=180°-75°=105°,故∠ACB=45°.
又AB=600 m,故由正弦定理得eq \f(600,sin 45°)=eq \f(BC,sin 30°),
解得BC=300eq \r(2) m.
在Rt△BCD中,CD=BC·tan 30°=300eq \r(2)×eq \f(\r(3),3)=100eq \r(6) (m).
課時(shí)精練
1.(2020·安慶模擬)若△ABC的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,已知bsin 2A=asin B,且c=2b,則eq \f(a,b)等于( )
A.eq \f(3,2) B.eq \f(4,3) C.eq \r(2) D.eq \r(3)
答案 D
解析 由bsin 2A=asin B,
得2sin Bsin Acs A=sin Asin B,得cs A=eq \f(1,2).
又c=2b,由余弦定理得
a2=b2+c2-2bccs A=b2+4b2-4b2×eq \f(1,2)=3b2,
得eq \f(a,b)=eq \r(3).
2.(2021·唐山模擬)在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,a=2,b=3,c=4,設(shè)AB邊上的高為h,則h等于( )
A.eq \f(\r(15),2) B.eq \f(\r(11),2) C.eq \f(3\r(15),4) D.eq \f(3\r(15),8)
答案 D
解析 由余弦定理,得cs A=eq \f(b2+c2-a2,2bc)=eq \f(9+16-4,2×3×4)=eq \f(21,24)=eq \f(7,8),則sin A=eq \r(1-cs2A)=eq \r(1-\f(49,64))=eq \r(\f(15,64))=eq \f(\r(15),8),
則h=ACsin A=bsin A=3×eq \f(\r(15),8)=eq \f(3\r(15),8),故選D.
3.(2021·合肥模擬)在△ABC中,A=60°,AB=2,且△ABC的面積為eq \f(\r(3),2),則BC的長(zhǎng)為( )
A.eq \f(\r(3),2) B.eq \r(3)
C.2eq \r(3) D.2
答案 B
解析 因?yàn)镾=eq \f(1,2)AB·ACsin A=eq \f(1,2)×2×eq \f(\r(3),2)AC=eq \f(\r(3),2),
所以AC=1,
所以BC2=AB2+AC2-2AB·ACcs A=3.
所以BC=eq \r(3).
4.(2019·全國(guó)Ⅰ)△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,已知asin A-bsin B=4csin C,cs A=-eq \f(1,4),則eq \f(b,c)等于( )
A.6 B.5 C.4 D.3
答案 A
解析 ∵asin A-bsin B=4csin C,
∴由正弦定理得a2-b2=4c2,
即a2=4c2+b2.
由余弦定理得cs A=eq \f(b2+c2-a2,2bc)=eq \f(b2+c2-?4c2+b2?,2bc)
=eq \f(-3c2,2bc)=-eq \f(1,4),
∴eq \f(b,c)=6.
5.(多選)某人向正東走了x km后向右轉(zhuǎn)了150°,然后沿新方向走3 km,結(jié)果離出發(fā)點(diǎn)恰好eq \r(3) km,那么x的值是( )
A.eq \r(3) B.2eq \r(3) C.3 D.6
答案 AB
解析 如圖,AB=x,BC=3,AC=eq \r(3),∠ABC=30°.
由余弦定理得3=x2+9-2×3×x×cs 30°.
解得x=2eq \r(3)或x=eq \r(3),
故選AB.
6.(多選)對(duì)于△ABC,有如下判斷,其中正確的判斷是( )
A.若cs A=cs B,則△ABC為等腰三角形
B.若△ABC為銳角三角形,有A+B>eq \f(π,2),則sin A>cs B
C.若a=8,c=10,B=60°,則符合條件的△ABC有兩個(gè)
D.若sin2A+sin2Beq \f(π,2),則eq \f(π,2)>A>eq \f(π,2)-B>0,∴sin A>cs B,故正確;
對(duì)于C,由余弦定理可得b=eq \r(82+102-2×8×10×\f(1,2))=eq \r(84),只有一解,故錯(cuò)誤;
對(duì)于D,若sin2A+sin2B

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