解三角形的方法和技巧

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  解三角形这一章主要的知识点很简单,就是正弦定理、余弦定理、面积夹角计算公式,但要真正地学好,除了熟练掌握三角函数的相关公式,也要掌握解三角形一些基本的方法和技巧.
  
  一、直接法
  例1在[△ABC]中,[A=600,b=1,SΔABC=3,] 求[a+b+csinA+sinB+sinC]的值.
  分析 直接由公式可求[c],进而求[a],由正弦定理得所求.
  解 [∵S△ABC=12bcsinA=12×1×csin600=3, ]
  ∴[c=4].
  故[a2=b2+c2-2bc cosA=13,  a=13].
  ∴[a+b+csinA+sinB+sinC]=[asinA=13sin60°=2393.]
  点拨若把角A、B、C都算出来再代入求解则太繁.
  
  例2 半圆O的直径为2,O为圆心,A为直径延长线一点,且OA=2,B为半圆上任意一点,以AB为边向外作等边[△ABC],则B点在什么位置时,四边形OACB的面积S最大?求出最大值.
  分析 四边形OACB可分割成两个三角形,分别求两个三角形面积即可.要计算三角形面积,引入一个辅助角作为变量.
  解设[∠AOB=θ],
  则由余弦定理得[AB2=5-4cosθ],
  [S=S△AOB+S△ABC=sinθ+34AB2]
  [=sinθ-3cosθ+534][=2sin(θ-π3)+534],
  当[θ-π3=π2]即[θ=5π6]时,S最大值为[8+534].
  点拨 本题的难点在于构造辅助角,之所以引入[∠AOB=θ],是因为它与两个三角形面积公式都有联系.
  
  二、化边为角、化角为边
  例3 在[△ABC]中,[a2tanB=b2tanA],试判断[△ABC]的形状.分析 已知等式既有边,又有角,既可考虑化边为角,又可考虑化角为边.
  解法一 (化边为角)由正弦定理得
  [sin2AsinBcosB=sin2BsinAcosA] ,
  即[sinAcosA=sinBcosB],
  ∴[sin2A-sin2B=0],
  ∴[2A=2B]或[2A=π-2B],
  ∴[A=B]或[A+B=π2],
  ∴[△ABC]是等腰三角形或直角三角形.
  解法二(化角为边)由[a2tanB=b2tanA]切化弦得
  [a2sinBcosA=b2sinAcosB],
  由正弦、余弦定理得
  [a2⋅b⋅b2+c2-a22bc=b2⋅a⋅a2+c2-b22ac,]
  ∴[a2-b2a2+b2-c2=0],
  ∴[a=b]或[a2+b2=c2],
  ∴[△ABC]是等腰三角形或直角三角形.
  点拨 本题即可化边为角,又可化角为边来做.但显然解法一比解法二简单,所以要灵活地选择,找到简洁的方法.
  例4 已知[△ABC]是半径为R的圆内接三角形,且[2R(sin2A-sin2C)=(2a-b)sinB].
  (1)求角C;(2)求[△ABC]面积S最大值.
  分析题设条件中有角、边、外接圆半径,可化角为边.
  解(1)由[2R(sin2A-sin2C)=(2a-b)sinB],
  得[2RsinA2-2RsinC2=2a-b2RsinB,]
  ∴[a2-c2=2a-bb],
  即[a2+b2-c2=2ab],
  ∴[cosC=a2+b2-c22ab=22],∴[C=π4].
  (2)∵[C=π4],∴[A+B=3π4] ,
  ∴ [S=12absinC=2R2sinAsinB]
  [=-22R2cos(A+B)-cos(A-B)]
  [=22R222+cos(A-B)] ,
  当[A=B=3π8]时,S取最大值[1+22R2].
  点拨 第(1)问若化边为角则很困难,所以并非所有类似的题目均既可化边为角,又可化角为边.同时形如[a2+b2-c2]、[a2+c2-b2、][c2+b2-a2]的式子要联想到余弦定理. 第(2)问求[S]时,也可不用积化和差公式,而采取消角[(B=3π4-A)]的方法.
  
  三、向量法
  例5如图,[△ABC]中,[AD⊥AB,BC=3BD,][AD=1,∠BAC=1200],求[CD].
  分析 题设条件在两个三角形中,若用直接法,则太繁,而用向量法则可使问题简化.
  解 以[AB、AD]为基底,∵[AD⊥AB],
  ∴[AD⋅AB=0],[∠CAD=300].
  [AC⋅AD=AB+BC⋅AD]
  [=AB+3BD⋅AD=3BD⋅AD]
  [=3BA+AD⋅AD=3AD2=3].
  又[AC⋅AD=ACADcos∠CAD]
  [=AC×1×cos300=3],
  ∴ [AC=2],
  ∴[CD=12+22-2×1×2×cos300=5-23.]
  点拨 此题难点在于想到求[AC⋅AD];基底尽量选择与题设关系密切的向量,特别是垂直的向量;图中有多个三角形问题时,若用直接法比较困难,可考虑借助向量作为工具.
  
  四、解析法
  例6 台风中心在海上[O]点形成,沿北偏西[600]方向移动,速度是25千米/小时. 台风影响范围是130千米,在[O]点的正西240千米处有城市[A],台风是否会对A市有影响?如果有影响, 影响时间多长?
  分析 画图建立数学模型,转化为解直角三角形问题.
  解 (1)设台风的方向为[OB],建立如图所示的直角坐标系,则[A-240,0],
  直线[OB]方程[y=-33x] , 点[A]到直线[OB]的距离[AD]为120千米.
  ∵120千米<130千米,∴台风会对[A]市有影响.
  (2)以[A]为圆心、130千米为半径画圆,交[OB]于[E、F]两点.
  ∵[AE]=130,[AD] =120,
  由勾股定理可得[ED]=50,
  ∴[EF=100,][10025=4].
  故城市[A]会受影响4个小时.
  例7 在[△ABC]中,已知[AB=463,cosB=66], AC边上的中线[BD=5],求[sinA]的值.
  分析本题解法较多,其中解析法是较简单的方法.
  解建立如图所示的直角坐标系,则
  [BA=463cosB,463sinB=43,453].
  设[BC=x,0], 则[BD=4+3x6,253] ,
  [BD=4+3x62+2532=5],
  得[x=2,x=-143](舍去).
  故[CA=-23,453].
  [cosA=BA⋅CABACA=31414 ],
  ∴[sinA=1-cos2A=7014].
  点拨 本题既用到三角函数定义,又在建系的基础上借助向量的坐标计算,使运算简化.
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