
2、精練習(xí)題。不搞“題海戰(zhàn)術(shù)”,在老師指導(dǎo)下,選一些源于課本的變式題,或體現(xiàn)基本概念、基本方法的基本題,通過解題來提高思維能力和解題技巧,加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的深入理解。在解題時(shí),要獨(dú)立思考,一題多思,一題多解,反復(fù)玩味,悟出道理。
3、加強(qiáng)審題的規(guī)范性。每每大考過后,總有同學(xué)抱怨沒考好,糾其原因是考試時(shí)沒有注意審題。審題決定了成功與否,不解決這個(gè)問題勢必影響到高考的成敗。
4、重視錯(cuò)題。錯(cuò)誤要及時(shí)尋找錯(cuò)因,及時(shí)進(jìn)行總結(jié),三五個(gè)字,一兩句話都行,言簡意賅,切中要害,以利于吸取教訓(xùn),力求相同的錯(cuò)誤不犯第二次。
專題12 三角函數(shù)與解三角形大題歸類
目錄
TOC \ "1-1" \h \u \l "_Tc7796" 題型一:圖像求解析式及性質(zhì) PAGEREF _Tc7796 \h 1
\l "_Tc22592" 題型二:“零點(diǎn)”求參 PAGEREF _Tc22592 \h 5
\l "_Tc6380" 題型三:“零點(diǎn)”和型性質(zhì) PAGEREF _Tc6380 \h 8
\l "_Tc10588" 題型四:解三角形:正弦定理邊化角型求角 PAGEREF _Tc10588 \h 12
\l "_Tc11720" 題型五:解三角形:角化邊型余弦定理求角 PAGEREF _Tc11720 \h 15
\l "_Tc10359" 題型六:最值:不對(duì)稱型最值 PAGEREF _Tc10359 \h 17
\l "_Tc32015" 題型七:最值:比值型最值 PAGEREF _Tc32015 \h 20
\l "_Tc8953" 題型八:最值:三角函數(shù)角度型最值 PAGEREF _Tc8953 \h 23
\l "_Tc6533" 題型九:三大線:中點(diǎn)與中線 PAGEREF _Tc6533 \h 25
\l "_Tc10128" 題型十:三大線:角平分線型 PAGEREF _Tc10128 \h 29
\l "_Tc30948" 題型十一:三大線:三角形高型 PAGEREF _Tc30948 \h 32
\l "_Tc25019" 題型十二:定比分點(diǎn)雙三角形 PAGEREF _Tc25019 \h 35
\l "_Tc2670" 題型十三:定比分點(diǎn)最值范圍型 PAGEREF _Tc2670 \h 38
\l "_Tc14750" 題型十四:四邊形中解三角形 PAGEREF _Tc14750 \h 42
\l "_Tc30566" 題型十五:四邊形最值與范圍 PAGEREF _Tc30566 \h 45
\l "_Tc18038" 題型十六:解三角形中的壓軸證明題(19題) PAGEREF _Tc18038 \h 48
題型一:圖像求解析式及性質(zhì)
已知的部分圖象求其解析式時(shí)
比較容易看圖得出,困難的是求待定系數(shù)和,常用如下兩種方法:
(1)由即可求出;確定時(shí),若能求出離原點(diǎn)最近的右側(cè)圖象上升(或下降)的“零點(diǎn)”橫坐標(biāo),則令(或),即可求出.
(2)代入點(diǎn)的坐標(biāo),利用一些已知點(diǎn)(最高點(diǎn)、最低點(diǎn)或“零點(diǎn)”)坐標(biāo)代入解析式,再結(jié)合圖形解出和,若對(duì),的符號(hào)或?qū)Φ姆秶幸?,則可用誘導(dǎo)公式變換使其符合要求.
1.(2024·北京東城·二模)已知函數(shù)的部分圖象如圖所示.
(1)求的值;
(2)從下列三個(gè)條件中選擇一個(gè)作為已知,使函數(shù)存在,并求函數(shù)在上的最大值和最小值.
條件①:函數(shù)是奇函數(shù);
條件②:將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度后得到的圖象;
條件③:.
注:如果選擇的條件不符合要求,第(2)問得0分;如果選擇多個(gè)符合要求的條件分別解答,按第一個(gè)解答計(jì)分.
【答案】(1)2(2)最大值為1,最小值為
【分析】(1)根據(jù)題意可得,即可得的值;
(2)若選條件①:根據(jù)題意結(jié)合三角函數(shù)的奇偶性可得,以為整體,結(jié)合正弦函數(shù)有界性分析求解;若選條件②:根據(jù)題意結(jié)合圖象變換可得,以為整體,結(jié)合正弦函數(shù)有界性分析求解;若選條件③:根據(jù)題意代入,結(jié)合正弦函數(shù)值的符號(hào)分析判斷.
【詳解】(1)設(shè)的最小正周期為,
由題意可得:,即,且,所以.
(2)由(1)可知:,
若選條件①:函數(shù)是奇函數(shù),
且,則,可得,解得,則,
又因?yàn)椋瑒t,可知:當(dāng),即時(shí),取到最小值;
當(dāng),即時(shí),取到最大值;
若選條件②:將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度后,
得到,且,則,
可得,解得,則,
又因?yàn)椋瑒t,可知:當(dāng),即時(shí),取到最小值;
當(dāng),即時(shí),取到最大值;
若選條件③:因?yàn)椋矗?br>且,則,
可知,即,不合題意,舍去.
2.(2024·甘肅·一模)如圖,角的始邊為軸非負(fù)半軸,終邊與單位圓交于點(diǎn),過點(diǎn)作軸的垂線,垂足為到直線的距離為MN.若將MN關(guān)于角的函數(shù)關(guān)系記為y=fx.
(1)求y=fx的解析式;
(2)將圖象上所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短為原來的(縱坐標(biāo)不變),再將所得圖象向左平移個(gè)單位長度,得到函數(shù)的圖象,求在的單調(diào)遞增區(qū)間.
【答案】(1)(2)和
【分析】
(1)根據(jù)條件得到直線的方程,利于點(diǎn)到直線的距離公式進(jìn)行計(jì)算即可;
(2)根據(jù)函數(shù)圖象的變換規(guī)則得到函數(shù)解析式后,整體代入法求解單調(diào)區(qū)間即可.
【詳解】(1)可知,
又直線的方程為,
故根據(jù)點(diǎn)到直線距離公式,即.
(2)可知,由,
得,所以當(dāng)時(shí),函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為和
3.(23-24高三上·安徽·階段練習(xí))函數(shù)的部分圖象如圖所示.
(1)求函數(shù)的解析式;
(2)將函數(shù)的圖象向左平移個(gè)單位,再將所得圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短為原來的倍,縱坐標(biāo)不變,得到函數(shù)的圖象,求函數(shù)在上的值域.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)圖象易得和周期,結(jié)合可得結(jié)果;
(2)根據(jù)平移和伸縮變換可得,進(jìn)而由整體法即可求解函數(shù)的值域.
【詳解】(1)觀察圖象可得,函數(shù)的周期,解得,
即,由,得,即,,
而,則,所以函數(shù)的解析式是.
(2)將的圖象向左平移個(gè)單位長度,
可得到函數(shù)的圖象,再將所得圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短為原來的,縱坐標(biāo)不變,得到函數(shù)的圖象,則,
當(dāng)時(shí),,則,所以,
因此在上的值域?yàn)?
4.(2023·山西·模擬預(yù)測)已知函數(shù)的部分圖象如圖所示.
(1)求的解析式;
(2)將的圖象向右平移個(gè)單位長度,得到函數(shù)的圖象,求在上的值域.
【答案】(1)(2).
【分析】(1)由圖可知,根據(jù)最小正周期求得,由圖象經(jīng)過點(diǎn)求得,即可得出;
(2)利用圖象平移規(guī)律得,根據(jù)三角函數(shù)的性質(zhì)求得值域.
【詳解】(1)由圖可知,
的最小正周期,則,即.
因?yàn)榈膱D象經(jīng)過點(diǎn),所以,
解得,因?yàn)?,所以,?
(2)由(1)結(jié)合題意可得.
因?yàn)?,所?當(dāng),即時(shí),取得最大值;
當(dāng),即時(shí),取得最小值.故在上的值域?yàn)?
題型二:“零點(diǎn)”求參
零點(diǎn)處,令sin(ωx+φ) =0,ωx+φ=kπ(k∈Z),或者cs(ωx+φ) =0,ωx+φ=++kπ可求得對(duì)稱中心的橫坐標(biāo);
正弦“第一零點(diǎn)”:;
正弦“第二零點(diǎn)”:
余弦“第一零點(diǎn)”:;
余弦“第二零點(diǎn)”:
1.(23-24廣東深圳·階段練習(xí))函數(shù)的部分圖象如圖所示.
(1)求函數(shù)的解析式;
(2)將函數(shù)的圖象先向右平移個(gè)單位,再將所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短為原來的(縱坐標(biāo)不變),得到函數(shù)的圖象,求在上的最大值和最小值;
(3)若關(guān)于的方程在上有兩個(gè)不等實(shí)根,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1);(2),;(3).
【分析】(1)利用函數(shù)圖象的頂點(diǎn)求出,利用周期求出,由特殊點(diǎn)求出,即可求出解析式;
(2)利用三角函數(shù)圖象變換求得,結(jié)合正弦函數(shù)的性質(zhì),利用換元法求得最值;
(3)結(jié)合函數(shù)的定義域和三角函數(shù)的性質(zhì)即可確定其值域,由圖象即求.
【詳解】(1)由函數(shù)的部分圖象可知,
,,,又,
,解得,由可得,;
(2)將向右平移個(gè)單位,得到,
再將所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短為原來的,得到,令,由,可得,因?yàn)楹瘮?shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
又,,,可得,;
(3)因?yàn)殛P(guān)于的方程在上有兩個(gè)不等實(shí)根,
即與的圖象在有兩個(gè)交點(diǎn).
由圖象可知符合題意的的取值范圍為.
2.(2024·廣東廣州·模擬預(yù)測)已知函數(shù).
(1)若時(shí),恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(2)將函數(shù)的圖象的橫坐標(biāo)縮小為原來的,縱坐標(biāo)不變,再將其向右平移個(gè)單位,得到函數(shù)的圖象.若,函數(shù)有且僅有4個(gè)零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用三角恒等變形,轉(zhuǎn)化為正弦型函數(shù),然后利用相位整體思想,結(jié)合正弦曲線,求出最值,即可得到答案;
(2)根據(jù)伸縮和平移變換,得到新的函數(shù)解析式,再同樣把相位看成一個(gè)整體,利用正弦曲線,數(shù)形結(jié)合,就可以判定端點(diǎn)值的取值范圍,從而得到解答.
【詳解】(1)因?yàn)椋?br>當(dāng)時(shí),可得,當(dāng),即時(shí),取得最小值,
因?yàn)闀r(shí),恒成立,所以,即實(shí)數(shù)的取值范圍為.
(2)由圖象的橫坐標(biāo)縮小為原來的,可得:,
再將其向右平移,可得:,即函數(shù),
因?yàn)?,所以,在給定區(qū)間的正弦函數(shù)的零點(diǎn)是,
再由函數(shù)有且僅有4個(gè)零點(diǎn),則滿足,解得,所以實(shí)數(shù)的取值范圍.
3.(23-24·安徽蚌埠·期末)已知函數(shù).
(1)求的單調(diào)遞減區(qū)間;
(2)將y=fx的圖象上的各點(diǎn)縱坐標(biāo)保持不變,橫坐標(biāo)伸長到原來的2倍,再向右平移個(gè)單位得到y(tǒng)=gx的圖象,當(dāng)時(shí),方程有解,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)結(jié)合降冪公式和輔助角公式化簡,結(jié)合整體法可求的單調(diào)遞減區(qū)間;
(2)結(jié)合平移法則易得,由求出范圍,進(jìn)而得到的范圍.
【詳解】(1)因?yàn)椋?br>由,解得,
所以的遞減區(qū)間為;
(2)由(1)知,那么將圖象上各點(diǎn)縱坐標(biāo)保持不變,
橫坐標(biāo)伸長到原來的2倍,再向右平移個(gè)單位,得到.
當(dāng)時(shí),,
由方程有解,可得實(shí)數(shù)的取值范圍為.
4.(2023·安徽亳州·模擬預(yù)測)已知函數(shù)的部分圖象如圖所示.
(1)求函數(shù)的解析式;
(2)將函數(shù)的圖象向左平移個(gè)單位,得到函數(shù)的圖象,若方程在上有解,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)函數(shù)的圖象求得A和,再將代入求解;
(2)由(1)得到,再令,轉(zhuǎn)化為二次方程求解.
【詳解】(1)解:由函數(shù)的圖象知:,則,
所以,,因?yàn)椋?br>所以,則,又因?yàn)?,則,所以;
(2)由題意得:,令,則化為:,即在上有解,由對(duì)勾函數(shù)的性質(zhì)得:,
所以.
題型三:“零點(diǎn)”和型性質(zhì)
零點(diǎn)求和型,多利用三角函數(shù)對(duì)稱軸對(duì)稱性求解
對(duì)稱性: 換元思想,將y=Asin(ωx+φ)中的“ωx+φ”看成y=sin x中的“x”,采用整體代入求解.
對(duì)稱軸:最值處,令sin(ωx+φ) =1,則ωx+φ=kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),可求得對(duì)稱軸方程;
1.(21-22廣東佛山·階段練習(xí))已知數(shù)的相鄰兩對(duì)稱軸間的距離為.
(1)求的解析式;
(2)將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度,再把各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮小為原來的(縱坐標(biāo)不變),得到函數(shù)的圖象,當(dāng)時(shí),求函數(shù)的值域;
(3)對(duì)于第(2)問中的函數(shù),記方程在上的根從小到大依次為,若,試求與的值.
【答案】(1)(2)(3)
【分析】(1)先整理化簡得,利用周期求得,即可得到;
(2)利用圖像變換得到,用換元法求出函數(shù)的值域;
(3)由方程,得到,借助于正弦函數(shù)的圖象,求出與的值.
【詳解】(1)由題意,函數(shù)
因?yàn)楹瘮?shù)圖象的相鄰兩對(duì)稱軸間的距離為,所以,可得.故
(2)將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度,可得的圖象.
再把橫坐標(biāo)縮小為原來的,得到函數(shù)的圖象.
當(dāng)時(shí),,
當(dāng)時(shí),函數(shù)取得最小值,最小值為,
當(dāng)時(shí),函數(shù)取得最大值,最大值為,故函數(shù)的值域.
(3)由方程,即,即,因?yàn)椋傻茫?br>設(shè),其中,即,結(jié)合正弦函數(shù)的圖象,
可得方程在區(qū)間有5個(gè)解,即, 其中,
即
解得
所以. 綜上,
【點(diǎn)睛】(1)三角函數(shù)問題通常需要把它化為“一角一名一次”的結(jié)構(gòu),借助于或的性質(zhì)解題;
(2)求y=Asin(ωx+φ)+B的值域通常用換元法;
2.(22-23江西萍鄉(xiāng)·期中)函數(shù)的部分圖象如圖所示.
(1)求函數(shù)的解析式;
(2)將函數(shù)的圖象先向右平移個(gè)單位,再將所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短為原來的(縱坐標(biāo)不變),得到函數(shù)的圖象,若關(guān)于的方程在上有兩個(gè)不等實(shí)根,求實(shí)數(shù)的取值范圍,并求的值.
【答案】(1)(2),
【分析】(1)根據(jù)三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)計(jì)算即可;
(2)先根據(jù)三角函數(shù)的圖像變換得,結(jié)合正弦函數(shù)的單調(diào)性、對(duì)稱性可判定的取值范圍與的值.
【詳解】(1)由圖可知,,∵,∴,∴,又,
∴,,∴,由可得,∴;
(2)將向右平移個(gè)單位得到,
再將所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短為原來的,得到,令,則,
易知函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
又,,,∴;由對(duì)稱性可知,
∴,∴,∴.
3.(2023·陜西安康·一模)已知函數(shù)的部分圖象如圖所示.
(1)求函數(shù)的解析式;
(2)將函數(shù)圖象上所有的點(diǎn)向右平移個(gè)單位長度,再將所得圖象上每一個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼?倍(縱坐標(biāo)不變),得到函數(shù)的圖象.當(dāng)時(shí),方程恰有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,,求實(shí)數(shù)a的取值范圍以及的值.
【答案】(1)(2),
【分析】(1)由三角函數(shù)圖象的最大值與最小值,求出,得到最小正周期,求出,再代入特殊點(diǎn)的坐標(biāo),求出,得到函數(shù)解析式;
(2)先根據(jù)平移變換和伸縮變換得到,令,換元后利用整體法求出函數(shù)的單調(diào)性和端點(diǎn)值,得到,再根據(jù)對(duì)稱性得到,相加后得到,求出答案.
【詳解】(1)由圖示得:,解得:,又,所以,所以,所以.
又因?yàn)檫^點(diǎn),所以,即,
所以,解得,又,所以,所以.
(2)圖象上所有的點(diǎn)向右平移個(gè)單位長度,得到,
將所得圖象上每一個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼?倍(縱坐標(biāo)不變),得到,
當(dāng)時(shí),,
令,則,令,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,且,
,所以時(shí),.當(dāng)時(shí),方程恰有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.因?yàn)橛腥齻€(gè)不同的實(shí)數(shù)根,且關(guān)于對(duì)稱,關(guān)于對(duì)稱,則,
兩式相加得:,
即,所以.
4.(23-24高三上·吉林白城·階段練習(xí))已知函數(shù)為奇函數(shù),且圖象的相鄰兩條對(duì)稱軸間的距離為.
(1)求的解析式與單調(diào)遞減區(qū)間;
(2)將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度,再把橫坐標(biāo)縮小為原來的(縱坐標(biāo)不變),得到函數(shù)的圖象,當(dāng)時(shí),求方程的所有根的和.
【答案】(1),(2).
【分析】(1)利用恒等變換化簡后,結(jié)合三角函數(shù)的性質(zhì)求解;
(2)利用圖象變換法,求得的函數(shù)表達(dá)式,解方程求得的值,利用換元思想,結(jié)合三角函數(shù)的圖象和性質(zhì)分析求出即可.
【詳解】(1)由題意可得:因?yàn)閳D象的相鄰兩條對(duì)稱軸間的距離為,所以的最小正周期為,即可得,
又為奇函數(shù),則,又,所以,故.
令,得,
所以函數(shù)的遞減區(qū)間為.
(2)將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度,可得的圖象,
再把橫坐標(biāo)縮小為原來的,得到函數(shù)的圖象,
又,則或,即或.
令,當(dāng)時(shí),,
畫出的圖象如圖所示:
的兩個(gè)根對(duì)應(yīng)的點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱,即,有,在上有兩個(gè)不同的根,所以;又的根為,
所以方程在內(nèi)所有根的和為.
題型四:解三角形:正弦定理邊化角型求角
對(duì)于sin()與cs() 簡稱為“正余余正,余余正正”
恒等變形和化簡求角中,有如下經(jīng)驗(yàn):
SinC=Sin(A+B)=sinAcsB+csAsinB:正用。逆用;見A與B的正余或者余正,不夠,找sinC拆
邊的齊次式,正弦定理轉(zhuǎn)為角的正弦;
csC=-cs(A+B)=-[csAcsB-sinAsinC]
1.(2024·陜西安康·模擬預(yù)測)在中,內(nèi)角所對(duì)的邊分別為,且
(1)求;
(2)設(shè)為邊的中點(diǎn),,求線段長度的最大值.
【答案】(1)(2).
【分析】(1)由題設(shè)條件重新組合后將證明替換成,再利用正、余弦定理即可求得;
(2)利用三角形中線的向量表達(dá)式和向量數(shù)量積的定義式,可推得,根據(jù)余弦定理和基本不等式求得,代入即可計(jì)算得到.
【詳解】(1)由,得(*).因?yàn)?,所以?br>由正弦定理,得,代入(*)得,.
由正弦定理,得,由余弦定理的推論,得.
(2)由余弦定理,得,即,
所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,故得.又,兩邊平方可得,
,所以,即線段長度的最大值為.
2.(2024·四川南充·模擬預(yù)測)在中,.
(1)求;
(2)若,求周長的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用正弦定理將角化邊,再由余弦定理計(jì)算可得;
(2)利用余弦定理及基本不等式求出的最大值,即可得解.
【詳解】(1)因?yàn)?,由正弦定理可得,即?br>由余弦定理,,.
(2)因?yàn)?,即?,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào), ,即,
又,所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
周長,即周長的最大值為
3.(2024·遼寧沈陽·模擬預(yù)測)在中,內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,且.
(1)求角A的大小;
(2)若為銳角三角形,點(diǎn)F為的垂心,,求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由正弦定理及余弦定理可得的值,再由角的范圍,可得角的大??;
(2)設(shè),分別在兩個(gè)三角形中,由正弦定理可得,的表達(dá)式,由輔助角公式可得的取值范圍.
【詳解】(1)因?yàn)?,所以?br>所以,由正弦定理可得,由余弦定理可得,,可得;
(2)延長交于,延長交于,延長交于,,
根據(jù)題意可得,,因?yàn)?,所以?br>設(shè),,在中,由正弦定理可得,
即,可得,同理在中,可得,
所以,
因?yàn)椋?,所以,所以?br>4.(23-24·天津·階段練習(xí))在中,內(nèi)角所對(duì)的邊分別為,已知.
(1)求的值;(2)若.
(i)求的面積;(ii)求的值.
【答案】(1)2 (2)(i);(ii)
【分析】(1)由正弦定理和兩角和的正弦公式化簡已知式即可得出答案;
(2)(i)由正弦定理和余弦定理可得,再由同角三角函數(shù)的基本關(guān)系和三角形的面積公式即可得出答案;(ii)由二倍角的正弦和余弦公式求出,再利用兩角和的正弦公式計(jì)算即得.
【詳解】(1)由正弦定理,
即,,所以.
(2)(i)由(1)知,即,又,由余弦定理,得,
解得,,則,.
(ii),
.
題型五:解三角形:角化邊型余弦定理求角
余弦定理:
1.若式子含有的2次齊次式,優(yōu)先考慮余弦定理,“角化邊”
2.面積和2次齊次式,可構(gòu)造余弦定理
1.(2025·廣東·一模)在△中,角的對(duì)邊分別為,已知
(1)求 ;
(2)若 分別為邊 上的中點(diǎn),為 的重心,求 的余弦值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)二倍角公式將已知條件變形轉(zhuǎn)化,再根據(jù)正弦定理邊角互化,帶入到余弦定理即可求得;
(2)根據(jù)已知設(shè) ,表達(dá)出,再根據(jù)余弦定理可求得結(jié)果.
【詳解】(1)因?yàn)椋?br>所以,
即
由正弦定理得 ,由余弦定理得 ,因?yàn)?br>(2)設(shè) ,依題意可得
所以
所以.
2.(23-24·陜西咸陽·階段練習(xí))在中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,已知.
(1)求角A的大?。?br>(2)若,,求的面積;
(3)若,,D為BC的中點(diǎn),求AD的長.
【答案】(1)(2)(3)
【分析】(1)根據(jù)正弦定理邊角互化,結(jié)合余弦定理即可求解;
(2)根據(jù)余弦定理得的值,進(jìn)而根據(jù)三角形面積公式即可求解;
(3)根據(jù)三角形的中線的向量表達(dá)形式,結(jié)合向量模長公式即可求解
【詳解】(1),即.
即,也即
由余弦定理可得,由,故
(2)由,,由余弦定理可得:
解得:,所以
(3)由余弦定理可得:,解得又D為BC的中點(diǎn),則
兩邊平方可得:所以AD的長
3.(2024·江西·模擬預(yù)測)的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,且b是a,c的等比中項(xiàng).
(1)求B的最大值:
(2)若C為鈍角,求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)等比中項(xiàng)及余弦定理得,根據(jù)基本不等式及余弦函數(shù)性質(zhì)可得結(jié)果;
(2)依題意設(shè),,根據(jù)三角形三邊關(guān)系及條件求出,利用正弦定理及兩角和正弦公式。誘導(dǎo)公式化簡得,從而可得結(jié)果.
【詳解】(1)因?yàn)閎是a,c的等比中項(xiàng),所以.由余弦定理可知,
則,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立.
又,根據(jù)余弦函數(shù)的性質(zhì)且,故B的最大值為.
(2)由已知可設(shè),,則,所以,解得.,
所以的取值范圍為.
4.(2024·江蘇鹽城·模擬預(yù)測)在中,已知角,,所對(duì)的邊分別為,,,.
(1)求角的大??;
(2)若為銳角三角形,求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由二倍角的正弦和余弦公式,結(jié)合余弦定理將角轉(zhuǎn)化為邊,可將式子變形為,再利用余弦定理即可求解;
(2)利用正弦定理將邊轉(zhuǎn)化為角,再結(jié)合三角恒等變換可得,根據(jù)銳角三角形可得的取值范圍,結(jié)合三角函數(shù)的圖象和性質(zhì)即可求解.
【詳解】(1)在中,
,
因?yàn)椋裕?br>化簡得,由余弦定理得,又,所以;
(2)由正弦定理知,
由為銳角三角形可知,而,所以得,
所以,所以,即 ,
則的取值范圍為.
題型六:最值:不對(duì)稱型最值
非對(duì)稱型結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)特征:
“非齊次或者不對(duì)稱結(jié)構(gòu)”,用正弦定理消角化一,角度范圍是否受限,是關(guān)鍵計(jì)算點(diǎn)
1.(13-14高三下·山東東營·階段練習(xí))在中,角所對(duì)的邊分別為,且滿足
(1)求角B的值;
(2)若且,求的取值范圍.
【答案】(1)或(2)
【分析】(1)利用二倍角公式和兩角和與差的余弦公式化簡,可求出角B的值;
(2)根據(jù)條件,可求出角B的值以及角A的范圍,利用正弦定理可得到,將代入,用輔助角公式化簡,結(jié)合A的范圍即可求出結(jié)果.
【詳解】(1)在中,,,
,,
,,即,又,
所以,解得或.
(2)∵且,∴,
由正弦定理得,所以,.
故,
∵,∴,,又易知函數(shù)在上單調(diào)遞增,
于是當(dāng),即時(shí)的最小值為,當(dāng),即時(shí)的最大值為.所以,即的取值范圍.
2.(2024·廣東湛江·一模)已知在中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,且.
(1)求A;
(2)若外接圓的直徑為,求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由兩角和與差的余弦公式、正弦定理化簡已知式即可得出答案;
(2)由正弦定理可得,由兩角差的正弦公式和輔助角公式可得,再由三角函數(shù)的性質(zhì)求解即可.
【詳解】(1)由可得:,所以,
所以,
,
,由正弦定理可得,
因?yàn)?,所以,所以,因?yàn)椋?
(2)由正弦定理可得,所以,
故,又,所以,
所以,又,所以,所以,所以的取值范圍為.
3.(22-23河南省直轄縣級(jí)單位)已知為銳角三角形,角的對(duì)邊分別為,且.
(1)求角的大小;
(2)若,求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)余弦定理化簡原式得到,結(jié)合即可得到答案;
(2)根據(jù)正弦定理和輔助角公式化簡,結(jié)合與三角函數(shù)值域相關(guān)知識(shí)求解答案即可.
【詳解】(1)在中,由余弦定理得,,
所以,所以,
又因?yàn)闉殇J角三角形,所以,所以.
(2)在中,由正弦定理得,,
所以
,
因?yàn)闉殇J角三角形,所以,解得,
所以,則,所以的取值范圍為.
4.(2021·江蘇南通·一模)在①,②,③這三個(gè)條件中任選一個(gè),補(bǔ)充到下面的問題中并作答.
問題:在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,且____.
(1)求角C;
(2)若,求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)三角恒等變換,結(jié)合正余弦定理邊角互化,即可逐一求解,
(2)根據(jù)正弦定理可得,進(jìn)而根據(jù)三角函數(shù)的性質(zhì)即可求解.
【詳解】(1)若選①:,則,
∴∴
∵,,∴,∵,∴.
若選②:,由正弦定理得,
∴,∴,∵,∴.
若選③:,則,由正弦定理得,∴∴,∴,∵,∴.
(2)由正弦定理得,故,
則,
,
由于,,,
∴.
題型七:最值:比值型最值
最值范圍:分式比值型
化邊為角型
通過正余弦定理,把邊轉(zhuǎn)化為角。
利用特殊角,消角,以分母角度為住元,消去分子角度,轉(zhuǎn)化為分母角度的單變量函數(shù)形式
對(duì)單變量(單角)求最值。
1.(2023·全國·模擬預(yù)測)已知的內(nèi)角所對(duì)的邊分別為.
(1)求角的大?。?br>(2)求的最小值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)法一:利用余弦定理化角為邊,進(jìn)而可得出答案;
法二:利用正弦定理化邊為角,再根據(jù)三角形內(nèi)角和定理結(jié)合兩角和的正弦公式化簡即可得解;
(2)利用正弦定理化角為邊,再根據(jù)余弦定理結(jié)合基本不等式即可得出答案.
【詳解】(1)解法一:,由余弦定理,得,
,又,;
解法二:,由正弦定理得,又,
,
又,;
(2)由余弦定理,得,由正弦定理,得,又,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,
的最小值為.
2.(2023·全國·模擬預(yù)測)在中,內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,設(shè)的面積為S,.
(1)當(dāng)時(shí),若,求角A;
(2)當(dāng)時(shí),求的最大值.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)由正弦定理化邊為角,再利用已知角將其轉(zhuǎn)化成角的三角方程,求解即得;
(2)由余弦定理和基本不等式求得的范圍,利用面積公式將所求式轉(zhuǎn)化成角的三角函數(shù)式,從而求出其范圍,得最大值.
【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,即,由正弦定理得,,
因,故,化簡得,從而,由于,所以.
(2)當(dāng)時(shí),,由余弦定理得,,所以(*),即,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
即,又由(*)可得:.
因?yàn)椋裕?br>由于,,故,此時(shí)正切函數(shù)為增函數(shù),
且時(shí),,所以,
所以當(dāng)時(shí),的最大值為.
3.(2023·浙江·模擬預(yù)測)已知中,內(nèi)角所對(duì)的邊分別為,且滿足.
(1)若,求;
(2)求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)解法一:根據(jù)題意,由正弦定理得到,再由余弦定理得到,聯(lián)立方程組得到,再由余弦定理求得,即可求解;
解法二:根據(jù)題意,由正弦定理化簡得到,進(jìn)而得到,即可求解;
(2)由(1)得到,求得,結(jié)合三角形的邊的關(guān)系,得到,設(shè),得出函數(shù),結(jié)合函數(shù)的性質(zhì),即可求解.
【詳解】(1)解法一:因?yàn)?,由正弦定理得,可得,即?br>又因?yàn)?,由余弦定理得,即?br>聯(lián)立方程組,可得,即,所以,
由余弦定理定理得,
因?yàn)?,所?
解法二:因?yàn)?,由正弦定理得?br>整理得,
又因?yàn)?,可得,所以?br>即,可得,即,
因?yàn)椋?,所以,所?
(2)由(1)知,可得,且,所以,
由三角形三邊關(guān)系,可得,可得,令,可得,其中,
所以函數(shù),所以,所以的取值范圍是.
4.(22-23 安徽六安 )從條件①;②中任選一個(gè),補(bǔ)充在下面問題中,并加以解答.在中:內(nèi)角的對(duì)邊分別為,______.
(1)求角的大?。?br>(2)設(shè)為邊的中點(diǎn),求的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)若選①,利用正弦定理邊化角,結(jié)合輔助角公式可整理得到,由角的范圍可求得;
若選②,利用二倍角和輔助角公式可化簡求得,由角的范圍可求得;
(2)由,平方后可用表示出,結(jié)合基本不等式可求得最大值.
【詳解】(1)若選條件①:由正弦定理得:,
,
,,,即,,
又,,,解得:;
若選條件②:,
,,
,,,解得:.
(2),,
即,(當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)),
的最大值為.
題型八:最值:三角函數(shù)角度型最值
銳鈍角限制型
注意銳角三角形,或者鈍角三角形對(duì)角的范圍的限制,如果有這樣限制,要對(duì)每個(gè)角都要用不等式范圍求解
1.(2023·安徽·二模)在中,.
(1)若,判斷的形狀;
(2)求的最大值.
【答案】(1)是直角三角形(2)
【分析】(1)利用正弦定理把化為,再利用余弦定理可得,再由,即可求出,,代入正弦的和角公式可知,從而可判斷為直角三角形;
(2)由(1)中的,可得,再利用正切的差角公式可得,結(jié)合基本不等式求解即可.
【詳解】(1)設(shè)內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,
由及正弦定理得:,
,
,.
,,
是直角三角形.
(2)由(1)知,,
,且,
,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào),的最大值為.
2.(2023·陜西榆林·三模)已知分別為的內(nèi)角所對(duì)的邊,,且.
(1)求;
(2)求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用向量的數(shù)量積的定義及正弦定理的邊角化即可求解;
(2)根據(jù)(1)的結(jié)論及三角形的內(nèi)角和定理,利用誘導(dǎo)公式、兩角和的正弦公式及降冪公式,結(jié)合輔助角公式及三角函數(shù)的性質(zhì)即可解.
【詳解】(1),
由及正弦定理,得,
得,代入得,又因?yàn)?,所以?br>(2)由(1)知,所以. 所以,
因?yàn)?所以,所以,
所以,故的取值范圍是.
3.(2023·浙江嘉興·二模)在中,角所對(duì)的邊分別是.已知.
(1)若,求;
(2)求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)正弦定理和三角恒等變換化簡可得,則,進(jìn)而求解;
(2)由(1),根據(jù)平方差公式、正、余弦定理和二倍角的正弦、余弦公式化簡可得,結(jié)合即可求解.
【詳解】(1)由正弦定理得,又,
得,,
,所以或,
得或(舍去),若,則;
(2),
由正弦定理,得,
由(1)知,得,又,
所以,即,
而,所以,得,
故,即.
4.(2023·云南紅河·二模)記的內(nèi)角,,的對(duì)邊分別為,,,已知.
(1)證明:;
(2)求的最大值.
【答案】(1)證明見解析(2)
【分析】(1)利用正弦定理化角為邊,再根據(jù)余弦定理結(jié)合基本不等式求出的范圍,即可得的范圍,即可得證;
(2)根據(jù)二倍角的余弦公式可得,設(shè),,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的最值即可.
【詳解】(1)因?yàn)?,所以?br>因?yàn)椋?br>即,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,又因?yàn)?,所以?br>(2),設(shè),則,
因?yàn)?,所以,設(shè),由,得,
當(dāng),,單調(diào)遞增;當(dāng),,單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),取得最大值為,所以的最大值為.
題型九:三大線:中點(diǎn)與中線
中線的處理方法
1.向量法:
補(bǔ)全為平行四邊形。再轉(zhuǎn)而在新三角形中用正余弦定理
1.(2023·全國·模擬預(yù)測)已知的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,,且滿足______.
請(qǐng)從以下三個(gè)條件中選擇一個(gè)作為已知條件補(bǔ)充在題目上,并完成下面問題:
①外接圓半徑;
②;
③.
(1)求銳角;
(2)求的BC邊上的中線的最大值.
注:如果選擇多個(gè)條件分別解答,按第一個(gè)解答計(jì)分.
【答案】(1)條件選擇見解析,(2)
【分析】(1) 若選①,由正弦定理求解;
若選②,由正弦定理得,則有,即可得答案;
若選③,利用二倍角公式化簡得,則有,即可得答案;
(2)由余弦定理及基本不等式可得,設(shè)BC的中點(diǎn)為M,則,等式兩邊平方可得:,即可得答案.
【詳解】(1)解:若選①,由,解得,又A為銳角,故;
若選②,由正弦定理得,即,
又,所以,則,又A為銳角,故;
若選③,由,則有,即, 又A為銳角,所以,所以,故;綜上所述;
(2)解:由余弦定理可得,所以,
因?yàn)?,?dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,所以.
設(shè)BC的中點(diǎn)為M,則,
等式兩邊平方可得:
,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,所以,
即BC邊上的中線的最大值為.
2.(2023·湖北·模擬預(yù)測)在中,,點(diǎn)D在邊上,.
(1)若,求的值,
(2)若,且點(diǎn)D是邊的中點(diǎn),求的值.
【答案】(1)或(2)
【分析】(1)由余弦定理列出方程,求出的值;
(2)作出輔助線,得到,由余弦定理求出,從而求得答案.
【詳解】(1)在中,由余弦定理得:,
所以,解得或,
經(jīng)檢驗(yàn)均符合要求;
(2)在中,過D作的平行線交于E,因?yàn)辄c(diǎn)D是邊的中點(diǎn),所以點(diǎn)E為AC的中點(diǎn),
在中,,
又,所以.由余弦定理得:,
所以,所以或(舍去),
故.
3.(22-23高三上·湖北十堰·階段練習(xí))在中,內(nèi)角的對(duì)邊分別是,且.
(1)求;
(2)若是邊的中點(diǎn),且,求面積的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)正弦定理角化邊,結(jié)合余弦定理求解即可;
(2)由題知,進(jìn)而得,再結(jié)合基本不等式得,再根據(jù)面積公式求解即可.
【詳解】(1)解:因?yàn)?,所以?br>所以,.因?yàn)?,所?
(2)解:因?yàn)槭沁叺闹悬c(diǎn),所以,
所以,
因?yàn)?,且,所?
因?yàn)?,所以,?dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,所以.
則的面積.所以,面積的最大值.
4.(2022·全國·模擬預(yù)測)在①,②,③且這三個(gè)條件中任選一個(gè),補(bǔ)充在下面問題中,并解答.
在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,______.
(1)求證:△ABC是等腰三角形;
(2)若D為邊BC的中點(diǎn),且,求△ABC周長的最大值.
【答案】(1)條件選擇見解析,證明見解析(2)
【分析】(1)條件①利用正弦定理進(jìn)行邊角互換得到,然后利用三角形內(nèi)角和和誘導(dǎo)公式進(jìn)行化簡得到,即可得到△ABC是等腰三角形;
條件②利用商的關(guān)系化簡得到,然后利用正弦定理得到,即可得到△ABC是等腰三角形;
條件③利用正弦定理和二倍角公式得到,即可得到,△ABC是等腰三角形;
(2)利用余弦定理和得到,然后利用基本不等式求周長的最大值即可.
【詳解】(1)方案一:選條件①.
由及正弦定理,得,
所以,即,
又,,所以或(不合題意,舍去),故△ABC是等腰三角形.
方案二:選條件②.
由,得,
所以,由正弦定理,得,故,所以△ABC為等腰三角形.
方案三:選條件③.
由及正弦定理,得所以,得,
又,,所以或,又,故, 所以△ABC為等腰三角形.
(2)由(1)知,△ABC為等腰三角形,且.
在△ABD中,由余弦定理,得,化簡得.
設(shè)△ABC的周長為l,則,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào), 所以△ABC周長的最大值.
題型十:三大線:角平分線型
三角形角平分線的處理方法:
角平分線定理(大題中,需要證明,否則可能會(huì)扣過程分):
1.(2022·四川綿陽·二模)在中,角所對(duì)的邊分別為,且.
(1)求角的大??;
(2)若角的平分線交于且,求的最小值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)化簡得到,根據(jù)正弦定理計(jì)算得到,得到角度.
(2)設(shè),,確定,計(jì)算,再利用均值不等式計(jì)算得到答案.
【詳解】(1),即,即.
由正弦定理得,,,故.
,,故,又,故,故;
(2),設(shè),,
根據(jù)向量的平行四邊形法則:,
即,,又,
故,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,故的最小值為.
2.(22-23高三上·山西呂梁·期末)在銳角中,內(nèi)角的對(duì)邊分別為,且滿足:
(1)求角的大??;
(2)若,角與角的內(nèi)角平分線相交于點(diǎn),求面積的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)正弦邊化角,并結(jié)合恒等變換得,再結(jié)合題意得,進(jìn)而根據(jù)內(nèi)角和定理得答案;
(2)由題,結(jié)合(1)得,設(shè),則,進(jìn)而根據(jù)銳角三角形得,在中,由正弦定理得,進(jìn)而,再根據(jù)三角函數(shù)性質(zhì)求范圍即可.
【詳解】(1)解:因?yàn)?br>所以,即
所以,
所以,即,
因?yàn)樵阡J角中,,所以,即,
因?yàn)椋?,解得所?br>(2)解:因?yàn)椋桥c角的內(nèi)角平分線相交于點(diǎn),所以,
所以所以,
設(shè),則,因?yàn)闉殇J角三角形,
所,解得
所以,在中,由正弦定理得,
所以,面積
因?yàn)椋?,所以,所以?br>所以,面積的取值范圍是.
3.(2023·云南曲靖·一模)在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊長依次是a,b,c,,.
(1)求角B的大?。?br>(2)當(dāng)△ABC面積最大時(shí),求∠BAC的平分線AD的長.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由正弦定理角化邊,再應(yīng)用余弦定理可解得角B.(2)由余弦定理與重要不等式可得△ABC面積最大時(shí)a、c的值,在△ABD中應(yīng)用正弦定理可解得AD的值.
【詳解】(1)∵,∴由正弦定理可得,
∴由余弦定理得,又∵,∴.
(2)在△ABC中,由余弦定理得,即.∵,,∴,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
∴,當(dāng)且僅當(dāng)a=c=2時(shí),,
又∵△ABC面積為,∴當(dāng)且僅當(dāng)a=c=2時(shí)△ABC面積最大.
當(dāng)a=c=2時(shí),.又∵為的角平分線,∴
∴在△ABD中,,∴在△ABD中,由正弦定理得.
4.(2023·山東·模擬預(yù)測)已知的內(nèi)角的對(duì)邊分別為,,,,且.
(1)求的大?。?br>(2)若的平分線交于點(diǎn),且,求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用正弦定理化邊為角,結(jié)合三角恒等變換整理得,再根據(jù)角的范圍分析運(yùn)算;
(2)根據(jù)三角形的面積關(guān)系整理得,結(jié)合基本不等式求范圍.
【詳解】(1)∵,由正弦定理可得,
則,可得,
整理得,注意到,且,則,且,可得或,
解得或(舍去),故.
(2)若的平分線交于點(diǎn),則,
∵,則,
即,整理得,
則,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),等號(hào)成立,故的取值范圍為.
題型十一:三大線:三角形高型
三角形高的處理方法:
1.等面積法:兩種求面積公式
如
2.三角函數(shù)法:
1.(2023·全國·模擬預(yù)測)在銳角三角形中,,.
(1)求.
(2)求邊上的高的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)三角形的內(nèi)角和定理結(jié)合正弦定理化角為邊,再根據(jù)余弦定理即可得解;
(2)設(shè)邊上的高為,則,再利用正弦定理及三角函數(shù)求出的范圍,即可得解,注意三角形為銳角三角形.
【詳解】(1)設(shè)的內(nèi)角,,的對(duì)邊分別為,,,
因?yàn)?,?br>所以,由正弦定理,得,整理得,
由余弦定理得,又,所以;
(2)設(shè)邊上的高為,則,
由正弦定理,得,由為銳角三角形,
得,得,則,所以,從而,故邊上的高的取值范圍是.
2.(2023·山西大同·模擬預(yù)測)記銳角△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,已知.
(1)證明:;
(2)若AD是BC邊上的高,且,求的取值范圍.
【答案】(1)證明見解析(2)
【分析】(1)利用三角恒等變換,將已知條件化為,根據(jù)正余弦邊角關(guān)系證明結(jié)論;
(2)設(shè),,則,根據(jù)(1)結(jié)論有,利用余弦定理及銳角三角形的性質(zhì)求范圍,進(jìn)而求范圍.
【詳解】(1)由題意得
,即,
由正弦定理得.
(2)設(shè),,則,由(1)知:,∴,
由,又,
對(duì)于函數(shù)且,有,則在上,遞減;在上,遞增,
所以,故,
則.
3.(2020·遼寧·一模)的內(nèi)角,,的對(duì)邊分別為,,,已知,.
(1)求及;
(2)若,求邊上的高.
【答案】(1),(2)
【分析】(1)正弦邊角關(guān)系及和角正弦公式得,結(jié)合三角形內(nèi)角的性質(zhì)求,再應(yīng)用二倍角公式有,進(jìn)而確定大??;
(2)應(yīng)用余弦定理及求得、,正弦定理求,即可求邊上的高.
【詳解】(1)因?yàn)椋烧叶ɡ淼茫?br>所以,又,所以,又,則.
因?yàn)椋?,又,所以,因?yàn)?,所?
(2)由(1)及余弦定理,得.
將,代入,得,解得或(舍去),則.
因?yàn)椋裕O(shè)邊上的高為,則.
4.(2023·安徽·模擬預(yù)測)在中,角,,的對(duì)邊分別是,,,且滿足.
(1)求;
(2)若,是邊上的高,求的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)將兩邊同乘,再由正弦定理將邊化角,最后由兩角和的正弦公式及誘導(dǎo)公式計(jì)算可得;
(2)利用余弦定理及基本不等式求出的最大值,即可求出面積的最大值,再根據(jù)求出的最大值.
【詳解】(1)解:因?yàn)?,所以?br>由正弦定理可得,即,
因?yàn)椋裕?,則.
(2)解:因?yàn)?,,由余弦定理,即?br>所以當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
所以,則,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
所以,又,所以,
故的最大值為.
題型十二:定比分點(diǎn)雙三角形
三大線型引申:定比分點(diǎn)型
如圖,若BD=tBC型,稱D為定比分點(diǎn),可以從以下思維入手:
雙三角形余弦定理:
(1)ABD中,AB2=BD2+AD2-2BD ADcs
(2)ACD中,AC2=CD2+AD2-2CD ADcs(Π-)
2.向量法:
1.(22-23高三下·河北衡水·階段練習(xí))記的內(nèi)角的對(duì)邊分別為,已知,是邊上的一點(diǎn),且.
(1)證明:;
(2)若,求.
【答案】(1)證明見解析(2)
【分析】(1)分別在和中利用正弦定理表示出,代入已知等式化簡整理即可得到結(jié)果;
(2)根據(jù),在和利用余弦定理可整理得到;在中,利用余弦定理可得,進(jìn)而得到,代入中即可求得結(jié)果.
【詳解】(1)證明:在中,由正弦定理得:,
在中,由正弦定理得:,
在中,,
所以,
,所以.
(2)由,得,
在中,由余弦定理得:,
在中,由余弦定理得:,
,,即,
整理可得:;
在中,由余弦定理得:,則,
,,即,
.
2.(2023·全國·模擬預(yù)測)記的內(nèi)角,,的對(duì)邊分別為,,.已知,為上一點(diǎn),.
(1)求的值.
(2)若,求與的大?。?br>【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用余弦定理化角為邊,再利用余弦定理可求得,在和中,分別利用正弦定理求出,再根據(jù),化簡整理即可得解;
(2)在和中,分別利用余弦定理求出,再根據(jù)可得,化簡即可得解.
【詳解】(1)因?yàn)椋裕?br>則.由正弦定理,得,
則由余弦定理得又因?yàn)?,所以?br>在中,由正弦定理,得,則,
同理,在中,由正弦定理,得,由,得,又因?yàn)?,所以?br>則,即,
所以,即;
(2)由(1)可知,,因?yàn)椋?,?br>在中,由余弦定理得,
在中,由余弦定理得,
由,得,
又因?yàn)椋?,所以,所以?br>又,所以.
3.(2024·重慶·三模)已知分別為的內(nèi)角A、B、C的對(duì)邊,為的面積,且滿足.
(1)求;
(2)若,且,求的余弦值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用面積公式和余弦定理化簡已知條件得,然后利用輔助角公式及正弦函數(shù)性質(zhì)求解角即可;
(2)由向量的數(shù)量積運(yùn)算律得,將代入求得,利用余弦定理求得,再利用向量運(yùn)算得,從而求得,最后利用余弦定理求解即可.
【詳解】(1)由面積公式和余弦定理可得:,
,,
,.
(2)由及得,,化簡得,將代入上式整理得:,所以,
所以,解得.
,
三點(diǎn)共線,且,所以.
4.(2023·廣東汕頭·一模)如圖,在中,D是邊上的一點(diǎn),,.
(1)證明:;
(2)若D為靠近B的三等分點(diǎn),,,,為鈍角,求.
【答案】(1)證明見解析.(2).
【分析】(1)在和中分別用正弦定理表示出,相比即可證明結(jié)論;
(2)利用(1)的結(jié)論可求得,繼而由余弦定理求得的長,即可得長,從而求得的長,即可求得答案.
【詳解】(1)證明:在中,,
在中,,
由于,故,
所以.
(2)因?yàn)?,故,由為鈍角,故為銳角,
又,且D為靠近B的三等分點(diǎn),,,
故,
故,
故,則,
故.
題型十三:定比分點(diǎn)最值范圍型
面積最值,一般符合“齊次對(duì)稱結(jié)構(gòu)”,可以直接用余弦定理加均值不等式。
“齊次對(duì)稱結(jié)構(gòu)”,用余弦定理加均值,如果用正弦定理化角,計(jì)算量稍大
用正線定理,要注意角度的范圍。
1.(2023·全國·模擬預(yù)測)在①,②,③這三個(gè)條件中任選一個(gè),補(bǔ)充在下面的問題中,并解答問題.
在銳角中,內(nèi)角的對(duì)邊分別為,且______.
(1)求;
(2)若,,求線段長的最大值.
注:如果選擇多個(gè)條件分別解答,按第一個(gè)解答計(jì)分.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)先選條件,并利用正弦定理或余弦定理將已知條件轉(zhuǎn)化,得到角的三角函數(shù)值,再結(jié)合角的取值范圍即可求得角的大?。?br>(2)先利用余弦定理建立關(guān)于的方程,再利用向量的線性運(yùn)算將轉(zhuǎn)化為與,的關(guān)系,兩邊同時(shí)平方即可將用表示,最后利用是銳角三角形及換元法,利用基本不等式求長的最大值即可.
【詳解】(1)方案一:選條件①.由正弦定理得,
∴,∵,∴,即,∵,∴.
方案二:選條件②.由正弦定理得,即,
∴,∵,∴.
方案三:選條件③.由余弦定理得,∴,∴,∵,∴.
(2)由,得,∵,∴,即,兩邊同時(shí)平方得,
∴.令,則,,
令,則,,在銳角中,∴,∴,
∴,∴,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
∴線段長的最大值為.
2.(2023·全國·模擬預(yù)測)在銳角三角形中,角,,的對(duì)邊分別為,,,且.
(1)求;
(2)若是線段上靠近的三等分點(diǎn),,求的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用正余弦定理解三角形即可;
(2)把D是線段AC上靠近A的三等分點(diǎn)轉(zhuǎn)化為向量關(guān)系,再把向量平方可得到邊長關(guān)系轉(zhuǎn)化為t的范圍,
最后結(jié)合基本不等式即可求BD的最大值
【詳解】(1),
∴,
∴.又,.
(2)方法1:由(1)得,∵,則,∴,
∴, ∴,
令,則, 令,則,
在銳角三角形中,∴,即,
(另解:,
∵,,解得,∴,,即)
∴,∴,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
∴,∴的最大值為.
方法2:在中,由余弦定理可得,在中,由余弦定理可得,∵,∴.
∵,∴,,.
∵,,解得,∴,
∴,∴,∴的最大值為.
3.(2023·青海西寧·二模)在中,內(nèi)角的對(duì)邊分別為,,,且.
(1)求角的大??;
(2)若,是邊上的一點(diǎn),且,求線段的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由正弦定理得到,由輔助角公式求出答案;
(2)由正弦定理得到,由余弦定理得到,從而求出,得到答案.
【詳解】(1)因?yàn)?,由正弦定理得,又,所以,所以,即,,又?br>所以,所以,所以;
(2)在中,由正弦定理得,所以.
因?yàn)?,所以,在中,由余弦定理?br>,
所以,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),等號(hào)成立,
所以,即線段的最大值為.
4.(2024·河北衡水·一模)在中,內(nèi)角所對(duì)的邊分別是,三角形面積為,若為邊上一點(diǎn),滿足,且.
(1)求角;
(2)求的取值范圍.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)結(jié)合面積公式、正弦定理及兩角和的正弦公式化簡可得,進(jìn)而求解即可;
(2)在中由正弦定理可得,在中,可得,進(jìn)而得到,結(jié)合三角恒等變化公式化簡可得,進(jìn)而結(jié)合正弦函數(shù)的圖象及性質(zhì)求解即可.
【詳解】(1),,即,
由正弦定理得,,,
,,,由,得.
(2)由(1)知,,因?yàn)?,所以,?br>在中,由正弦定理得,即,在中,,
,,,
,
,,,所以的取值范圍為.
題型十四:四邊形中解三角形
四邊形,一般適當(dāng)?shù)倪B接對(duì)角線,分解為有公共邊倆三角形。如果是有外接圓,則要充分運(yùn)用對(duì)角互補(bǔ)這個(gè)隱形條件
1.(23-24高三下·北京海淀·開學(xué)考試)如圖,在平面四邊形中,,,,.
(1)求線段的長度;
(2)求的值.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)根據(jù)三角形面積公式求出,再利用余弦定理求出線段的長度.
(2)在中,中利用正弦定理,通過,可以求出的值.
【詳解】(1)因?yàn)?,得,在中,由余弦定理可得:?
故線段的長度.
(2)由(1)知,,在中,由正弦定理可得:,
即, 得,又,所以,
在中,由正弦定理可得:,即, .
所以的值為.
2.(23-24高三上·安徽·階段練習(xí))如圖,平面四邊形的對(duì)角線分別為,,其中,,.
(1)若,的面積為,求的面積;
(2)若,,求的值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)在中,根據(jù)正弦定理求得,再利用余弦定理求得,由誘導(dǎo)公式得,接著利用面積公式求得,從而可求得;
(2)在中,由正弦定理得,在中,由正弦定理得,由誘導(dǎo)公式可得,進(jìn)而利用同角平方關(guān)系即可求解.
【詳解】(1)由題意得,,,在中,由余弦定理得,.由余弦定理得,,
∵,∴,∴,故,
∴.
(2)在中,由正弦定理得,,∴.
在中,,,由正弦定理得,,
∴.∵,∴,∴,
∴,又,解得.
3.(23-24高三上·江蘇南通·階段練習(xí))在平面四邊形ABCD中,
(1)若,求;
(2)若求.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)先結(jié)合已知條件、數(shù)量積的定義求出,再在三角形運(yùn)用余弦定理即可求解.
(2)畫出圖形,設(shè),先得出,,再在中,運(yùn)用正弦定理,由此即可得解.
【詳解】(1)在中,,所以,
所以,在中,由余弦定理得.
因?yàn)椋獾?
(2)如圖所示: 設(shè),則,
在中,因?yàn)?,所以,在中,,由正弦定理,得,即,所以,即?br>整理得,所以,即.
4.(23-24高三上·黑龍江哈爾濱·階段練習(xí))2023年8月27日,哈爾濱馬拉松在哈爾濱音樂公園音樂長廊鳴槍開跑,比賽某補(bǔ)給站平面設(shè)計(jì)圖如圖所示,根據(jù)需要,在設(shè)計(jì)時(shí)要求,,
(1)若,,求的值;
(2)若,四邊形ABCD面積為4,求的值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)中求出BD,在中,由正弦定理求出,根據(jù)即可求;
(2)在、中,分別由余弦定理求出,兩式相減可得與的關(guān)系式;又由的與的關(guān)系式;兩個(gè)關(guān)系式平方后相加即可求出﹒
【詳解】(1)在中,∵,則∴.
在中,由正弦定理得,,∴.
由,得,∴,∴.
(2)在、中,由余弦定理得,,
,
從而①,
由得,②,
得,,
即,∴.
題型十五:四邊形最值與范圍
1.(2023·廣東惠州·一模)平面多邊形中,三角形具有穩(wěn)定性,而四邊形不具有這一性質(zhì).如圖所示,四邊形的頂點(diǎn)在同一平面上,已知.
(1)當(dāng)長度變化時(shí),是否為一個(gè)定值?若是,求出這個(gè)定值;若否,說明理由.
(2)記與的面積分別為和,請(qǐng)求出的最大值.
【答案】(1)為定值,定值為1(2)14
【分析】(1)法一:在中由余弦定理得,在中由余弦定理得,兩式相減可得答案;法二:在中由余弦定理得
,在中由余弦定理得,兩式相減可得答案;
(2)由面積公式可得,令轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)配方求最值即可.
【詳解】(1)法一:在中,由余弦定理,
得,即①,
同理,在中,,即②,
①②得,所以當(dāng)長度變化時(shí),為定值,定值為1;
法二:在中,由余弦定理
得,即,
同理,在中,,所以,
化簡得,即,所以當(dāng)長度變化時(shí),為定值,定值為1;
(2),令,
所以,所以,即時(shí), 有最大值為14.
2.(2023·江蘇南通·模擬預(yù)測)如圖,在平面四邊形ABCD中,,,,.
(1)若,求;
(2)記 與 的面積分別記為和,求的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)先求出BD,再運(yùn)用余弦定理求出 ,再利用兩角和公式求解;
(2)先運(yùn)用余弦定理求出 與 的關(guān)系,再根據(jù)三角形面積公式求解.
【詳解】(1)∵,∴,,,,,∴
;
(2)設(shè),,∴,
∴,∴,①
,
當(dāng)且僅當(dāng),時(shí)取最大值 ;綜上, , 的最大值是 .
3.(23-24高三上·上海楊浦·期中)“我將來要當(dāng)一名麥田里的守望者,有那么一群孩子在一大塊麥田里玩,幾千幾萬的小孩子,附近沒有一個(gè)大人,我是說,除了我.”《麥田里的守望者》中的主人公霍爾頓將自己的精神生活寄托于那廣闊無垠的麥田.假設(shè)霍爾頓在一塊平面四邊形的麥田里成為守望者.如圖所示,為了分割麥田,他將B、D連接,經(jīng)測量知,.
(1)霍爾頓發(fā)現(xiàn)無論多長,都為一個(gè)定值.請(qǐng)你證明霍爾頓的結(jié)論,并求出這個(gè)定值;
(2)霍爾頓發(fā)現(xiàn)小麥的生長和發(fā)育與分割土地面積的平方和呈正相關(guān)關(guān)系.記與的面積分別為和,為了更好地規(guī)劃麥田,請(qǐng)你幫助霍爾頓求出的最大值.
【答案】(1)證明見解析,(2)
【分析】(1)利用余弦定理,整理等式,可得答案;
(2)利用三角形面積公式,結(jié)合三角函數(shù)恒等式,可得答案.
【詳解】(1)在中,
在中,
則為定值.
(2)
,
因?yàn)樵O(shè)
則,
所以,當(dāng)時(shí),取得最大值,即時(shí),的最大值為.
4.(2024·四川自貢·一模)如圖,在平面四邊形中,角.設(shè).
(1)用表示四邊形對(duì)角線的長;
(2)是否存在使四邊形對(duì)角線最長,若存在求出及四邊形對(duì)角線最長的值,若不存在請(qǐng)說明理由.
【答案】(1)(2)存在,,的最大值為
【分析】(1)根據(jù)余弦定理求得關(guān)于的表達(dá)式.
(2)根據(jù)三角函數(shù)的最值等知識(shí)求得正確答案.
【詳解】(1)設(shè),在三角形中,由正弦定理得,
由余弦定理得,在中,,所以,
在三角形中,由余弦定理得
.
(2)存在,理由如下:由(1)得,
所以當(dāng)時(shí),取得最大值為,此時(shí).
題型十六:解三角形中的壓軸證明題(19題)
1.(2024·河北·二模)若內(nèi)一點(diǎn)滿足,則稱點(diǎn)為的布洛卡點(diǎn),為的布洛卡角.如圖,已知中,,,,點(diǎn)為的布洛卡點(diǎn),為的布洛卡角.
(1)若,且滿足,求的大?。?br>(2)若為銳角三角形.
(ⅰ)證明:.
(ⅱ)若平分,證明:.
【答案】(1)(2)(?。┳C明見解析;(ⅱ)證明見解析.
【分析】(1)先判斷與相似,進(jìn)而得到,應(yīng)用余弦定理求出的值即可;
(2)(?。┰趦?nèi),三次應(yīng)用余弦定理以及三角形的面積公式得:,針對(duì)分別在、和內(nèi),三次應(yīng)用余弦定理以及三角形的面積公式,且表示出三角形的面積,由余弦定理形式相加,再化簡整理得:,即可得證;(ⅱ)得出與的等量關(guān)系,再利用余弦定理和三角形的面積公式,平分,將代入,化簡整理即可得證.
【詳解】(1)若,即,得,點(diǎn)滿足,則,在和中,,,
所以與相似,且,所以,即,由余弦定理得:cs∠ABC=a2+c2?b22ac,且,,得,且,所以;
(2)(?。┰趦?nèi),應(yīng)用余弦定理以及三角形的面積公式得:
,,
,三式相加可得:①
在內(nèi),應(yīng)用余弦定理以及三角形的面積公式得:,
在和內(nèi),同理:,,
三式相等:,
因?yàn)?,由等比性質(zhì)得:②
由①②式可證得:;
(ⅱ)因?yàn)椋?br>即,所以,在中,
分別由余弦定理得:,,,
三式相加整理得,,
將代入得:
若平分,則,,
所以③
又由余弦定理可得:④
由③-④得:所以,所以.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:根據(jù)表示出三角形得面積,在中,由余弦定理相加,得出與的等量關(guān)系,是解決本題的關(guān)鍵.
2.(2023·全國·模擬預(yù)測)在中,角、、的對(duì)邊分別為、、,且.
(1)求的最大值;
(2)求證:在線段上恒存在點(diǎn),使得.
【答案】(1)的最大值是;(2)證明見解析.
【分析】(1)設(shè),,則,由可得,再由余弦定理將其化為用表示的不等式,即可得出的取值范圍;
(2)設(shè),求出的取值范圍,證明恒存在,使成立即可.
【詳解】(1)設(shè),,則,,又,
. 由可得,,
,
由余弦定理,得
整理得,
因式分解,又,
所以,,即,故的最大值是.
(2)如圖,設(shè),,
則,又,
所以,,
由題意,且,即,
而對(duì)給定的來說,是定值,
因此恒存在,使.
在中,由正弦定理可得,則;
在中,由正弦定理可得,則;
由存在,可得存在,即.
因此,在線段上恒存在點(diǎn),使得.
3.(23-24高三下·重慶·開學(xué)考試)如果函數(shù)的導(dǎo)數(shù),可記為.若,則表示曲線,直線以及軸圍成的“曲邊梯形”的面積.
(1)若,且,求;
(2)已知,證明:,并解釋其幾何意義;
(3)證明:,.
【答案】(1)
(2)答案見解析
(3)證明見解析
【分析】(1)由基本函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式和題中定積分的含義得到.
(2)先由定積分的預(yù)算得到,再分別構(gòu)造函數(shù)和,利用導(dǎo)數(shù)分析單調(diào)性,證明結(jié)論;幾何意義由題干中定積分的含義得到.
(3)先由二倍角公式化簡得到,再由定積分的意義得到,最后根據(jù)求導(dǎo)與定積分的運(yùn)算得到,最后得證.
【詳解】(1)當(dāng)時(shí),因?yàn)?,所以設(shè),又,代入上式可得,所以,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),設(shè),同理可得,綜上,.
(2)因?yàn)?,所以,設(shè),則恒成立,所以在上單調(diào)遞增,所以,故,即;設(shè),,則恒成立,所以?x在上單調(diào)遞增,,所以,綜上,.
幾何意義:當(dāng)時(shí),曲線與直線(軸),以及軸圍成的“曲邊面積”大于直線(軸),以及軸,直線圍成的矩形面積,小于(軸),以及軸,直線圍成的矩形面積.
(3)因?yàn)?,所以,設(shè),則,所以,
故.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:1、由題干得到求導(dǎo)與定積分互為逆運(yùn)算;2、證明不等式時(shí)可作差構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)分析其單調(diào)性;3、利用定積分的幾何意義得到要證明的不等式間關(guān)系,再利用求導(dǎo)與定積分運(yùn)算得出最后結(jié)果.
4.(2024·浙江舟山·模擬預(yù)測)阿基米德螺線廣泛存在于自然界中,具有重要作用.如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,螺線與坐標(biāo)軸依次交于點(diǎn),并按這樣的規(guī)律繼續(xù)下去.
(1)求.
(2)求證:不存在正整數(shù),使得三角形的面積為2022;
(3)求證:對(duì)于任意正整數(shù),三角形為銳角三角形.
【答案】(1)5;4(2)證明見解析(3)證明見解析
【分析】(1)利用給定定義結(jié)合兩點(diǎn)間距離公式求解即可.
(2)將原三角形合理拆分,利用直角三角形的性質(zhì)求出面積,結(jié)合完全平方數(shù)的性質(zhì)證明即可.
(3)利用給定定義確定最大角,利用余弦定理判定其為銳角即可.
【詳解】(1)由兩點(diǎn)間距離公式得,
由題意得,,所以.
(2),,而不可能等于,
故不存在正整數(shù),使得三角形的面積為.
(3),,,
因?yàn)?,所以在三角形中?br>為最大角,由余弦定理得,,則為銳角,
即三角形為銳角三角形.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題考查新定義問題,解題關(guān)鍵是合理利用給定定義,找到最大角,然后利用余弦定理得到其為銳角即可.
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