高考数学复习正弦定理和余弦定理.docx

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高考数学复习正弦定理和余弦定理

第6节 正弦定理和余弦定理

最新考纲 掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题.

知识梳理

1.正、余弦定理

在△ABC中,若角A,B,C所对的边分别是a,b,c,R为△ABC外接圆半径,则

定理

正弦定理

余弦定理

公式

===2R

a2=b2+c2-2bccos__A;

b2=c2+a2-2cacos__B;

c2=a2+b2-2abcos__C

常见变形

(1)a=2RsinA,b=2Rsin__B,c=2Rsin__C;

(2)sinA=,sinB=,sinC=;

(3)a∶b∶c=sin__A∶sin__B∶sin__C;

(4)asinB=bsinA,bsinC=csinB,asinC=csinA

cosA=;

cosB=;

cosC=

2.S△ABC=absinC=bcsinA=acsinB==(a+b+c)·r(r是三角形内切圆的半径),并可由此计算R,r.

3.在△ABC中,已知a,b和A时,解的情况如下:

A为锐角

A为钝角或直角

图形

关系式

a=bsinA

bsinA

a≥b

a>b

a≤b

解的个数

一解

两解

一解

一解

无解

[常用结论与微点提醒]

1.三角形中的三角函数关系

(1)sin(A+B)=sinC;

(2)cos(A+B)=-cosC;

(3)sin=cos;(4)cos=sin.

2.三角形中的射影定理

在△ABC中,a=bcosC+ccosB;

b=acosC+ccosA;c=bcosA+acosB.

3.利用正、余弦定理解三角形时,要注意三角形内角和定理对角的范围的限制.

诊断自测

1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)

(1)三角形中三边之比等于相应的三个内角之比.(  )

(2)在△ABC中,若sinA>sinB,则A>B.(  )

(3)在△ABC的六个元素中,已知任意三个元素可求其他元素.(  )

(4)当b2+c2-a2>0时,△ABC为锐角三角形;当b2+c2-a2=0时,△ABC为直角三角形;当b2+c2-a2<0时,△ABC为钝角三角形.(  )

解析 

(1)三角形中三边之比等于相应的三个内角的正弦值之比.

(3)已知三角时,不可求三边.

(4)当b2+c2-a2>0时,三角形ABC不一定为锐角三角形.

答案 

(1)× 

(2)√ (3)× (4)×

2.(2016·全国Ⅰ卷)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知a=,c=2,cosA=,则b=(  )

A.B.C.2D.3

解析 由余弦定理,得5=b2+22-2×b×2×,解得b=3.

答案 D

3.(一题多解)(2018·郑州调研)在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,已知b=2,c=2,且C=,则△ABC的面积为(  )

A.+1B.-1

C.4D.2

解析 法一 由余弦定理可得

(2)2=22+a2-2×2×acos,即a2-2a-4=0,解得a=+或a=-(舍去),△ABC的面积S=absinC=×2×(+)sin=×2××(+)=+1,选A.

法二 由正弦定理=,得sinB==,又c>b,且B∈(0,π),所以B=,所以A=,所以△ABC的面积S=bcsinA=×2×2sin=×2×2×=+1.

答案 A

4.(2017·全国Ⅲ卷)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知C=60°,b=,c=3,则A=________.

解析 由正弦定理,得sinB===,

结合b

答案 75°

5.(必修5P10B2改编)在△ABC中,acosA=bcosB,则这个三角形的形状为________.

解析 由正弦定理,得sinAcosA=sinBcosB,

即sin2A=sin2B,所以2A=2B或2A=π-2B,

即A=B或A+B=,

所以这个三角形为等腰三角形或直角三角形.

答案 等腰三角形或直角三角形

考点一 利用正、余弦定理解三角形

【例1】

(1)(2017·全国Ⅰ卷)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知sinB+sinA(sinC-cosC)=0,a=2,c=,则C=(  )

A.B.C.D.

(2)在△ABC中,已知a=2,b=,A=45°,则满足条件的三角形有(  )

A.1个B.2个C.0个D.无法确定

(3)(2018·梅州质检)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a2-b2=bc,且sinC=2sinB,则角A的大小为________.

解析 

(1)由题意得sin(A+C)+sinA(sinC-cosC)=0,

∴sinAcosC+cosAsinC+sinAsinC-sinAcosC=0,

则sinC(sinA+cosA)=sinCsin=0,

因为sinC≠0,所以sin=0,

又因为A∈(0,π),所以A+=π,所以A=.

由正弦定理=,得=,

则sinC=,得C=.

(2)∵bsinA=×=,∴bsinA

∴满足条件的三角形有2个.

(3)由sinC=2sinB,根据正弦定理得,c=2b,代入a2-b2=bc得,a2-b2=6b2,即a2=7b2,由余弦定理得:

cosA===,

∴A=.

答案 

(1)B 

(2)B (3)

规律方法 1.判断三角形解的个数的两种方法

(1)代数法:

根据大边对大角的性质、三角形内角和公式、正弦函数值判断.

(2)几何图形法:

根据条件画出图形,通过图形直观判断解的个数.

2.已知三角形的两边和其中一边的对角解三角形.可用正弦定理,也可用余弦定理.用正弦定理时,需判断其解的个数,用余弦定理时,可根据一元二次方程根的情况判断解的个数.

【训练1】(2017·河北名校联盟质检)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且2acosC-c=2b.

(1)求角A的大小;

(2)若c=,角B的平分线BD=,求a.

解 

(1)2acosC-c=2b,由正弦定理得2sinAcosC-sinC=2sinB,2sinAcosC-sinC=2sin(A+C)=2sinAcosC+2cosAsinC,

∴-sinC=2cosAsinC,sinC≠0,∴cosA=-,

又A∈(0,π),∴A=.

(2)在△ABD中,由正弦定理得,=,

∴sin∠ADB==.又∠ADB∈(0,π),A=,

∴∠ADB=,∴∠ABC=,∠ACB=,AC=AB=,由余弦定理,BC2=AB2+AC2-2AB·AC·cosA=()2+()2-2××cos=6,∴a=.

考点二 利用正弦、余弦定理判定三角形的形状

【例2】

(1)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若

A.钝角三角形B.直角三角形

C.锐角三角形D.等边三角形

(2)设△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若bcosC+ccosB=asinA,则△ABC的形状为(  )

A.锐角三角形B.直角三角形

C.钝角三角形D.不确定

解析 

(1)由

所以sinC

即sin(A+B)

所以sinAcosB<0,

因为在三角形中sinA>0,所以cosB<0,

即B为钝角,所以△ABC为钝角三角形.

(2)由正弦定理得sinBcosC+sinCcosB=sin2A,

∴sin(B+C)=sin2A,即sinA=sin2A.

∵A∈(0,π),∴sinA>0,∴sinA=1,即A=,

∴△ABC为直角三角形.

答案 

(1)A 

(2)B

规律方法 1.判定三角形形状的途径:

(1)化边为角,通过三角变换找出角之间的关系;

(2)化角为边,通过代数变形找出边之间的关系,正(余)弦定理是转化的桥梁.

2.无论使用哪种方法,都不要随意约掉公因式,要移项提取公因式,否则会有漏掉一种形状的可能.注意挖掘隐含条件,重视角的范围对三角函数值的限制.

【训练2】在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若c-acosB=(2a-b)cosA,则△ABC的形状为(  )

A.等腰三角形B.直角三角形

C.等腰直角三角形D.等腰或直角三角形

解析 ∵c-acosB=(2a-b)cosA,C=π-(A+B),

∴由正弦定理得sinC-sinAcosB

=2sinAcosA-sinBcosA,

∴sinAcosB+cosAsinB-sinAcosB

=2sinAcosA-sinBcosA,

∴cosA(sinB-sinA)=0,

∴cosA=0或sinB=sinA,

∴A=或B=A或B=π-A(舍去),

∴△ABC为等腰或直角三角形.

答案 D

考点三 和三角形面积有关的问题

【例3】(2017·全国Ⅲ卷)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sinA+cosA=0,a=2,b=2.

(1)求c;

(2)设D为BC边上一点,且AD⊥AC,求△ABD的面积.

解 

(1)由sinA+cosA=0及cosA≠0,

得tanA=-,又0

所以A=.

由余弦定理,得28=4+c2-4c·cos.

即c2+2c-24=0,解得c=-6(舍去),c=4.

(2)由题设可得∠CAD=,所以∠BAD=∠BAC-∠CAD=.

故△ABD与△ACD面积的比值为=1.

又△ABC的面积为×4×2sin∠BAC=2,

所以△ABD的面积为.

规律方法 三角形面积公式的应用原则

(1)对于面积公式S=absinC=acsinB=bcsinA,一般是已知哪一个角就使用哪一个公式.

(2)与面积有关的问题,一般要用到正弦定理或余弦定理进行边和角的转化.

【训练3】(2017·山东卷)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知b=3,·=-6,S△ABC=3,求A和a.

解 因为·=-6,所以bccosA=-6,

又因为S△ABC=3,所以bcsinA=6,

因此tanA=-1,又0

又因为b=3,所以c=2.

由余弦定理a2=b2+c2-2bccosA,

得a2=9+8-2×3×2×=29,

所以a=.

基础巩固题组

(建议用时:

40分钟)

一、选择题

1.(2018·沈阳质检)已知△ABC中,A=,B=,a=1,则b等于(  )

A.2B.1C.D.

解析 由正弦定理=,得=,

∴=,∴b=.

答案 D

2.在△ABC中,角A,B,C对应的边分别为a,b,c,若A=,a=2,b=,则B等于(  )

A.B.C.或D.

解析 ∵A=,a=2,b=,

由=得,sinB=sinA=×=.

∵A=,∴B=.

答案 D

3.在△ABC中,A=60°,AB=2,且△ABC的面积为,则BC的长为(  )

A.B.C.2D.2

解析 因为S=×AB×ACsinA=×2×AC=,所以AC=1,所以BC2=AB2+AC2-2AB·ACcos60°=3,BC=.

答案 B

4.(2017·石家庄检测)在△ABC中,cos2=(a,b,c分别为角A,B,C的对边),则△ABC的形状为(  )

A.等边三角形

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

解析 因为cos2=,

所以2cos2-1=-1,所以cosB=,

所以=,所以c2=a2+b2.

所以△ABC为直角三角形.

答案 B

5.(2018·安徽江南十校联考)设△ABC的面积为S1,它的外接圆面积为S2,若△ABC的三个内角大小满足A∶B∶C=3∶4∶5,则的值为(  )

A.B.C.D.

解析 ∵A∶B∶C=3∶4∶5,∴A=,B=,C=,

由正弦定理,得===2R,

∴a=2RsinA=R,b=2RsinB=R,则sinC=

sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB=,

∴S1=absinC=×××R2=R2,

S2=πR2,∴=.

答案 D

二、填空题

6.(2017·烟台模拟)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若角A,B,C依次成等差数列,且a=1,b=,则S△ABC=________.

解析 因为角A,B,C依次成等差数列,所以B=60°.由正弦定理,得=,解得sinA=,因为0°<A<180°,所以A=30°,此时C=90°,所以S△ABC=ab=.

答案 

7.(2018·合肥质检改编)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若cosC=,bcosA+acosB=2,则△ABC的外接圆面积为________.

解析 bcosA+acosB=2RsinBcosA+2RsinAcosB=2Rsin(A+B)=2RsinC=c=2,由cosC=得sinC=,由正弦定理可得2R==6,

所以△ABC的外接圆面积为πR2=9π.

答案 9π

8.(2016·北京卷)在△ABC中,A=,a=c,则=________.

解析 在△ABC中,a2=b2+c2-2bc·cosA,

将A=,a=c代入,可得(c)2=b2+c2-2bc·,整理得2c2=b2+bc.

∵c≠0,∴等式两边除以c2,得2=+,解得=1.

答案 1

三、解答题

9.(2018·安徽江南十校联考)已知a,b,c分别是△ABC内角A,B,C的对边,函数f(x)=3+2sinxcosx+2cos2x,且f(A)=5.

(1)求角A的大小;

(2)若a=2,求△ABC面积的最大值.

解 

(1)由题意可得:

f(A)=3+2sinAcosA+2cos2A=5,

∴2sinAcosA=2(1-cos2A),

∴sinA(cosA-sinA)=0,

∵A∈(0,π),∴sinA≠0,

∴sinA=cosA,即tanA=,A=.

(2)由余弦定理可得:

4=b2+c2-2bccos,

4=b2+c2-bc≥bc(当且仅当b=c=2时“=”成立),

∴S△ABC=bcsinA=bc≤×4=,

故△ABC面积的最大值是.

10.(2018·云南11校跨区调研)如图,在四边形ABCD中,

∠DAB=,AD∶AB=2∶3,BD=,AB⊥BC.

(1)求sin∠ABD的值;

(2)若∠BCD=,求CD的长.

解 

(1)∵AD∶AB=2∶3,∴可设AD=2k,AB=3k.

又BD=,∠DAB=,∴由余弦定理,

得()2=(3k)2+(2k)2-2×3k×2kcos,

解得k=1,∴AD=2,AB=3,

sin∠ABD===.

(2)∵AB⊥BC,∴cos∠DBC=sin∠ABD=,

∴sin∠DBC=,∴=,

∴CD==.

能力提升题组

(建议用时:

20分钟)

11.(2017·长沙模拟)在△ABC中,C=,AB=3,则△ABC的周长为(  )

A.6sin+3B.6sin+3

C.2sin+3D.2sin+3

解析 设△ABC的外接圆半径为R,则2R==2,于是BC=2RsinA=2sinA,AC=2RsinB=2sin.

于是△ABC的周长为2+3=2sin+3.

答案 C

12.(2018·广东省际名校联考)在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,若(a+b-c)(a+b+c)=ab,c=,当ab取得最大值时,S△ABC=________.

解析 因为(a+b-c)(a+b+c)=ab,a2+b2-c2=-ab,

所以cosC=-,所以sinC=,

由余弦定理得()2=a2+b2+ab≥3ab,即ab≤1,当且仅当a=b=1时等号成立.

所以S△ABC=.

答案 

13.(2018·西安质检)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,面积为S,已知2acos2+2ccos2=b.

(1)求证:

2(a+c)=3b;

(2)若cosB=,S=,求b.

(1)证明 由已知得,a(1+cosC)+c(1+cosA)=b.

在△ABC中,过B作BD⊥AC,垂足为D,

则acosC+ccosA=b.

∴a+c=b,即2(a+c)=3b.

(2)解 ∵cosB=,∴sinB=.

∵S=acsinB=ac=,∴ac=8.

又b2=a2+c2-2accosB=(a+c)2-2ac(1+cosB),

2(a+c)=3b,

∴b2=-16×,∴b=4.

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