1a2, 2从而
33. S△ABC8233因此,△ABC面积的取值范围是8,2.
【名师点睛】这道题考查了三角函数的基础知识,以及正弦定理的使用(此题也可以用余弦定理求解),最后考查ABC是锐角三角形这个条件的利用,考查的很全面,是一道很好的考题. 10.【2019年高考北京卷理数】在△ABC中,a=3,b−c=2,cosB=(1)求b,c的值; (2)求sin(B–C)的值. 【答案】(1)b7,c5;(2)1. 243. 7【解析】(1)由余弦定理b2a2c22accosB,得
1b232c223c.
2因为bc2,
222所以(c2)3c23c1. 2解得c5. 所以b7. (2)由cosB13. 得sinB22c53. sinBb14由正弦定理得sinC在△ABC中,∠B是钝角, 所以∠C为锐角.
所以cosC1sinC211. 1443. 7所以sin(BC)sinBcosCcosBsinC【名师点睛】本题主要考查余弦定理、正弦定理的应用,两角差的正弦公式的应用等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.
11.【2019年高考天津卷理数】在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知bc2a,
3csinB4asinC.
(1)求cosB的值;
sin2B(2)求的值.
6【答案】(1)1357. ;(2)416bc,得bsinCcsinB, sinBsinC【解析】(1)在△ABC中,由正弦定理
又由3csinB4asinC,得3bsinC4asinC,即3b4a.
42a,ca. 33416a2a2a2222acb199. 由余弦定理可得cosB22ac42aa3又因为bc2a,得到b(2)由(1)可得sinB1cos2B15, 4从而sin2B2sinBcosB71522,cos2BcosBsinB,故
8815371357. sin2Bsin2Bcoscos2Bsin666828216【名师点睛】本小题主要考查同角三角函数的基本关系,两角和的正弦公式,二倍角的正弦与余弦公式,以及正弦定理、余弦定理等基础知识.考查运算求解能力.
12.【2019年高考江苏卷】在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c.
(1)若a=3c,b=2,cosB=
2,求c的值; 3(2)若
sinAcosB,求sin(B)的值. a2b2325. ;(2)35【答案】(1)c【解析】(1)因为a3c,b2,cosB2, 3
1a2c2b22(3c)2c2(2)22由余弦定理cosB,得,即c.
32ac323cc所以c3. 3sinAcosB, a2babcosBsinB由正弦定理,得,所以cosB2sinB. sinAsinB2bb422222从而cosB(2sinB),即cosB41cosB,故cosB.
5(2)因为
因为sinB0,所以cosB2sinB0,从而cosB25. 5因此sinBπ25. cosB25【名师点睛】本小题主要考查正弦定理、余弦定理、同角三角函数关系、诱导公式等基础知识,考查运算求解能力.
13.【2019年高考江苏卷】如图,一个湖的边界是圆心为O的圆,湖的一侧有一条直线型公路l,湖上有
桥AB(AB是圆O的直径).规划在公路l上选两个点P、Q,并修建两段直线型道路PB、QA.规划要求:线段PB、QA上的所有点到点O的距离均不小于圆....O的半径.已知点A、B到直线l的距离分别为AC和BD(C、D为垂足),测得AB=10,AC=6,BD=12(单位:百米). (1)若道路PB与桥AB垂直,求道路PB的长;
(2)在规划要求下,P和Q中能否有一个点选在D处?并说明理由;
(3)在规划要求下,若道路PB和QA的长度均为d(单位:百米).求当d最小时,P、Q两点间的距离.
【答案】(1)15(百米);(2)见解析;(3)17+321(百米). 【解析】解法一:
(1)过A作AEBD,垂足为E.
由已知条件得,四边形ACDE为矩形,DEBEAC6, AECD8.' 因为PB⊥AB,
所以cosPBDsinABE所以PB84. 105BD1215.
cosPBD45因此道路PB的长为15(百米).
(2)①若P在D处,由(1)可得E在圆上,则线段BE上的点(除B,E)到点O的距离均小于圆O的半径,所以P选在D处不满足规划要求.
②若Q在D处,连结AD,由(1)知ADAE2ED210,
AD2AB2BD27从而cosBAD0,所以∠BAD为锐角.
2ADAB25所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径. 因此,Q选在D处也不满足规划要求. 综上,P和Q均不能选在D处. (3)先讨论点P的位置.
当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;
当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.
AB,由(1)知,P1B=15, 设P1为l上一点,且PB1PBPB此时PD11sinPBD11cosEBA1515. 当∠OBP>90°时,在△PPB中,PBPB11由上可知,d≥15. 再讨论点Q的位置.
39; 5
由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,
CQQA2AC215262321.此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.
综上,当PB⊥AB,点Q位于点C右侧,且CQ=321时,d最小,此时P,Q两点间的距离PQ=PD+CD+CQ=17+321. 因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17+321(百米). 解法二:
(1)如图,过O作OH⊥l,垂足为H.
以O为坐标原点,直线OH为y轴,建立平面直角坐标系.
因为BD=12,AC=6,所以OH=9,直线l的方程为y=9,点A,B的纵坐标分别为3,−3. 因为AB为圆O的直径,AB=10,所以圆O的方程为x2+y2=25. 从而A(4,3),B(−4,−3),直线AB的斜率为因为PB⊥AB,所以直线PB的斜率为直线PB的方程为y3. 44, 3425x. 33所以P(−13,9),PB(134)2(93)215. 因此道路PB的长为15(百米).
(2)①若P在D处,取线段BD上一点E(−4,0),则EO=4<5,所以P选在D处不满足规划要求. ②若Q在D处,连结AD,由(1)知D(−4,9),又A(4,3), 所以线段AD:y3x6(4x4). 421515在线段AD上取点M(3,),因为OM3232425, 44所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径. 因此Q选在D处也不满足规划要求.
综上,P和Q均不能选在D处. (3)先讨论点P的位置.
当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;
当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.
AB,由(1)知,P1B=15,此时P1(−13,9); 设P1为l上一点,且PB115. 当∠OBP>90°时,在△PPB中,PBPB11由上可知,d≥15. 再讨论点Q的位置.
由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,设Q(a,9),由AQ(a4)2(93)215(a4),得a=4321,所以Q(4321,9),此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.
综上,当P(−13,9),Q(4321,9)时,d最小,此时P,Q两点间的距离
PQ4321(13)17321.
因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17321(百米).
【名师点睛】本小题主要考查三角函数的应用、解方程、直线与圆等基础知识,考查直观想象和数学建模及运用数学知识分析和解决实际问题的能力.
14.【2018年高考全国Ⅰ理数】在平面四边形ABCD中,ADC90,A45,AB2,BD5.
(1)求cosADB;
(2)若DC22,求BC. 【答案】(1)
23;(2)5. 5【解析】(1)在△ABD中,由正弦定理得由题设知,
BDAB.
sinAsinADB522. ,所以sinADBsin45sinADB5由题设知,ADB90,
所以cosADB1223. 2552. 5(2)由题设及(1)知,cosBDCsinADB在△BCD中,由余弦定理得
BC2BD2DC22BDDCcosBDC
25825222 525.
所以BC5.
【名师点睛】求解此类问题的突破口:
一是观察所给的四边形的特征,正确分析已知图形中的边角关系,判断是用正弦定理,还是用余弦定理,求边角;
二是注意大边对大角,在解三角形中的应用.
a215.B,C的对边分别为a,b,c,. 【2017年高考全国Ⅰ理数】已知△ABC的面积为△ABC的内角A,
3sinA(1)求sin Bsin C;
(2)若6cos Bcos C=1,a=3,求△ABC的周长. 【答案】(1)
2;(2)333. 31a1a2. 【解析】(1)由题设得acsinB,即csinB23sinA23sinA1sinAsinCsinB. 23sinA2故sinBsinC.
3由正弦定理得
(2)由题设及(1)得cosBcosCsinBsinC所以BC11,即cos(BC). 222ππ,故A. 331a2由题设得bcsinA,即bc8.
23sinA由余弦定理得b2c2bc9,即(bc)3bc9,得bc33.
2
故△ABC的周长为333.
【名师点睛】在处理解三角形问题时,要注意抓住题目所给的条件,当题设中给定三角形的面积,可以使用面积公式建立等式,再将所有边的关系转化为角的关系,有时需将角的关系转化为边的关系;解三角形问题常见的一种考题是“已知一条边的长度和它所对的角,求面积或周长的取值范围”或者“已知一条边的长度和它所对的角,再有另外一个条件,求面积或周长的值”,这类问题的通法思路是:全部转化为角的关系,建立函数关系式,如yAsin(x)b,从而求出范围,或利用余弦定理以及基本不等式求范围;求具体的值直接利用余弦定理和给定条件即可.
16.B,C所对的边分别为a,b,c.已知bsinAacos(B). 【2018年高考天津卷理数】在△ABC中,内角A,
(1)求角B的大小;
(2)设a=2,c=3,求b和sin(2AB)的值. 【答案】(1)
π33. ;(2)b=7,sin(2AB)=3146【解析】本小题主要考查同角三角函数的基本关系,两角差的正弦与余弦公式,二倍角的正弦与余弦公式,以及正弦定理、余弦定理等基础知识,考查运算求解能力.满分13分. (1)在△ABC中,由正弦定理
ab,可得bsinAasinB, sinAsinBππ又由bsinAacos(B),得asinBacos(B),
66π即sinBcos(B),可得tanB3.
6又因为B(0,π),可得B=
π. 3(2)在△ABC中,由余弦定理及a=2,c=3,B=
π,有b2a2c22accosB7,故b=7. 33π由bsinAacos(B),可得sinA.
67因为a1432 ,cos2A2cosA1.77因此sin2A2sinAcosA所以,sin(2AB)sin2AcosBcos2AsinB4311333 .727214【名师点睛】在处理三角形中的边角关系时,一般全部化为角的关系,或全部化为边的关系.题中若出现边的一次式一般采用到正弦定理,出现边的二次式一般采用到余弦定理.应用正、余弦定理时,注意公式变式的应用.解决三角形问题时,注意角的限制范围.
17.【2017年高考全国Ⅱ理数】△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sinAC8sin(1)求cosB;
(2)若ac6,△ABC的面积为2,求b. 【答案】(1)cosB2B. 215;(2)b2. 172【解析】(1)由题设及ABC,可得sinB8sin上式两边平方,整理得17cos2B32cosB150,
B,故sinB41cosB. 215. 1715814ac. (2)由cosB得sinB,故S△ABC=acsinB171721717又S△ABC=2,则ac.
2解得cosB1(舍去),cosB由余弦定理及ac6得:
b2a2c22accosBac2ac1cosB362所以b2.
21715(1)4, 217【名师点睛】解三角形问题是高考的高频考点,命题大多放在解答题的第一题,主要利用三角形的内角和定理,正、余弦定理,三角形的面积公式等知识进行求解.解题时要灵活利用三角形的边角关系进行“边转角”“角转边”,另外要注意ac,ac,ac三者之间的关系,这样的题目小而活,备受命题者的青睐.
18.【2018年高考北京卷理数】在△ABC中,a=7,b=8,cosB=–(1)求∠A;
(2)求AC边上的高. 【答案】(1)
221. 7π33;(2). 321π,∴B∈(,π), 72【解析】(1)在△ABC中,∵cosB=–
∴sinB=1cos2B43. 7
8ab7=43, 由正弦定理得
sinAsinBsinA7∴sinA=3. 2ππ,π),∴A∈(0,), 22π∴∠A=.
3∵B∈(
(2)在△ABC中,sinC=sin(A+B)=sinAcosB+sinBcosA=3114333=. ()272714如图所示,在△ABC中,∵sinC=
h3333,∴h=BCsinC=7, BC142∴AC边上的高为
33. 2
【名师点睛】解三角形问题,多为边和角的求值问题,这就需要根据正、余弦定理结合已知条件灵活转化边和角之间的关系,从而达到解决问题的目的,基本步聚是:
第一步,定条件,即确定三角形中的已知和所求,在图形中标出来,然后确定转化的方向; 第二步,定工具,即根据条件和所求合理选择转化的工具,实施边、角之间的互化; 第三步,求结果.
a5,c6,19.【2017年高考天津卷理数】在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知ab,
sinB3. 5(1)求b和sinA的值; (2)求sin(2Aπ)的值. 431372. ;(2)1326【答案】(1)b的值为13,sinA的值为
【解析】(1)在△ABC中,因为ab,故由sinB34,可得cosB. 55由已知及余弦定理,有b2a2c22accosB13, 所以b13.
由正弦定理
abasinB313,得sinA. sinAsinBb13313. 13所以,b的值为13,sinA的值为
(2)由(1)及ac,得cosA所以sin2A2sinAcosA213, 131252,cos2A12sinA. 1313故sin(2Aπππ72. )sin2Acoscos2Asin44426【名师点睛】(1)利用正弦定理进行“边转角”可寻求角的关系,利用“角转边”可寻求边的关系,利用余弦定理借助三边关系可求角,利用两角和差的三角公式及二倍角公式可求三角函数值.(2)利用正、余弦定理解三角形是高考的高频考点,常与三角形内角和定理、三角形面积公式等相结合,利用正、余弦定理进行解题.
20.【2017年高考全国Ⅲ理数】△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知sinA3cosA0,
a=27,b=2. (1)求c;
(2)设D为BC边上一点,且ADAC,求△ABD的面积. 【答案】(1)c4;(2)3.
2π. 32π2在△ABC中,由余弦定理得284c4ccos,即c22c240.
3【解析】(1)由已知可得tanA3,所以A解得c6 (舍去),c4. (2)由题设可得CADπ, 2π. 6所以BADBACCAD
1πABADsin261.
故△ABD面积与△ACD面积的比值为
1ACAD21又△ABC的面积为42sinBAC23,
2所以△ABD的面积为3.
【名师点睛】在解决三角形问题中,面积公式最常用,因为公式中既有边又有角,容易和正弦定理、余弦定理联系起来.正、余弦定理在应用时,应注意灵活性,已知两角和一边,该三角形是确定的,其解是唯一的;已知两边和一边的对角,该三角形具有不唯一性,通常根据三角函数值的有界性和大边对大角定理进行判断. (1)由题意首先求得A2π,然后利用余弦定理列方程,边长取方程的正实数根可得c4; 3(2)利用题意首先求得△ABD的面积与△ACD的面积的比值,然后结合△ABC的面积可求得
△ABD的面积为3.
21.【2017年高考江苏卷】如图,水平放置的正四棱柱形玻璃容器Ⅰ和正四棱台形玻璃容器Ⅱ的高均为32cm,
容器Ⅰ的底面对角线AC的长为107cm,容器Ⅱ的两底面对角线EG,E1G1的长分别为14cm和62cm.分别在容器Ⅰ和容器Ⅱ中注入水,水深均为12cm.现有一根玻璃棒l,其长度为40cm.(容器厚度、玻璃棒粗细均忽略不计)
(1)将l放在容器Ⅰ中,l的一端置于点A处,另一端置于侧棱CC1上,求l没入水中部分的长度; (2)将l放在容器Ⅱ中,l的一端置于点E处,另一端置于侧棱GG1上,求l没入水中部分的长度.
【答案】(1)16 cm(如果将“没入水中部分”理解为“水面以上部分”,则结果为24cm);(2)20 cm(如果将“没入水中部分”理解为“水面以上部分”,则结果为20cm).
【解析】(1)由正棱柱的定义,CC1⊥平面ABCD,所以平面A1ACC1⊥平面ABCD,CC1⊥AC.
记玻璃棒的另一端落在CC1上点M处. 因为AC107,AM40,所以MC40(107)30,从而sin∠MAC223, 4记AM与水面的交点为P1,过P1作P1Q1⊥AC,Q1为垂足, 则P1Q1⊥平面ABCD,故P1Q1=12,从而AP1=答:玻璃棒l没入水中部分的长度为16cm.
(如果将“没入水中部分”理解为“水面以上部分”,则结果为24cm)
P1Q116.
sin∠MAC
(2)如图,O,O1是正棱台的两底面中心.
由正棱台的定义,OO1⊥平面EFGH,所以平面E1EGG1⊥平面EFGH,O1O⊥EG. 同理,平面E1EGG1⊥平面E1F1G1H1,O1O⊥E1G1. 记玻璃棒的另一端落在GG1上点N处.
过G作GK⊥E1G1,K为垂足,则GK =OO1=32. 因为EG = 14,E1G1= 62,
621424,从而GG1KG12GK2 24232240. 24设∠EGG1,∠ENG,则sinsin(∠KGG1)cos∠KGG1.
253因为,所以cos.
25所以KG1=
在△ENG中,由正弦定理可得
40147,解得sin. sinsin25
因为024,所以cos. 225424373(). 5255255于是sin∠NEGsin()sin()sincoscossin记EN与水面的交点为P2,过P2作P2Q2⊥EG,Q2为垂足,则P2Q2⊥平面EFGH, 故P2Q2=12,从而EP2=
P2Q220.
sin∠NEG答:玻璃棒l没入水中部分的长度为20cm.
(如果将“没入水中部分”理解为“水面以上部分”,则结果为20cm)
【名师点睛】解答本题时,(1)转化为直角三角形ACM中,利用相似性质求解AP1;(2)转化到三角形EGN中,先利用直角梯形性质求角∠EGG1,再利用正弦定理求角∠ENG,最后根据直角三角形求高,即为l没入水中部分的长度.
解三角形问题,多为边和角的求值问题,这就需要根据正、余弦定理结合已知条件灵活转化边和角之间的关系,从而达到解决问题的目的.其基本步骤是:
第一步:定条件,即确定三角形中的已知和所求,在图形中标出来,然后确定转化的方向; 第二步:定工具,即根据条件和所求合理选择转化的工具,实施边角之间的互化; 第三步:求结果.
22.【2017年高考北京卷理数】在△ABC中,A=60°,c=
(1)求sin C的值;
(2)若a=7,求△ABC的面积. 【答案】(1)3a. 733;(2)63. 14【解析】(1)在△ABC中,因为A60,c3a, 7所以由正弦定理得sinCcsinA3333. a7214(2)因为a7,所以c373. 7222由余弦定理a2b2c22bccosA得7b32b3解得b8或b5(舍). 所以△ABC的面积S1, 2113bcsinA8363. 222
【名师点睛】高考中经常将三角变换与解三角形知识综合起来命题,如果式子中含有角的余弦或边的二次式,要考虑用余弦定理实现边角互化;如果遇到的式子中含有角的正弦或边的一次式时,则考虑用正弦定理实现边角互化;以上特征都不明显时,则要考虑两个定理都有可能用到.而三角变换中主要是“变角、变函数名和变运算形式”,其中的核心是“变角”,即注意角之间的结构差异,弥补这种结构差异的依据就是三角公式. (1)根据正弦定理
ac求sinC的值; sinAsinC1bcsinA2(2)根据条件可知a7,c3,根据余弦定理求出b的值,最后利用三角形的面积公式S进行求解即可.