一道解斜三角形的高考题的多种解法

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  2019年数学高考全国3卷的18题是一道解斜三角形的问题,且文理同题。此题与历年高考试题保持一致性,是以解斜三角形为载体的三角形求角,求面积的范围问题。题型规范,题面简洁,问法熟悉。试题综合考查三角公式、函数、不等式的内容,看似熟悉的题目蕴含着丰富的数学思想,两个小题都有多种解法,为考生的思维发散提供了广阔的空间。并且取值范围问题涉及角的范围,分式函数的范围问题的处理,有很好的区分度和甄别性。
  考生呈现多种解法,能数出十几种之多,有的大同小异,可视为一种;有的过于繁琐,不予采纳;有的想法太特殊,不适用于绝大多数学生,不在此赘述。经过归纳梳理,第一问有3种解法,第二问有4种解法,分析如下。
  评析此法从正弦定理入手,结合诱导公式,将题干的等量关系转化为角B的三角等式,減少未知量个数,易于求解。其中②是关键结论。此法自然顺畅,是大部分学生会采用的方法。需注意等式两边相消时不等于0的判断,可获满分。
  评析此法得出①之后,关注半角与单角的关系,采用平方策略转化为单角与倍角关系,结合诱导公式解出;或者转化为关于cosB的一元二次方程解出。由于都采用平方策略,所以归为一法,与解法1比较略为复杂,而且平方扩大了范围,会引起增根,容易因为不完善被扣分。
  评析此法与解法1,解法2比较最为简便,计算量很小。但是在作业批改过程中少见,原因是大部分学生受定势思维影响深,解斜三角形问题中诱导公式、升降幂公式、先求三角函数值再求角等手段运用较多。当一个简单的三角方程呈现在学生面前时,却没有被识别,走了弯路。反思教学过程,从侧面反映两个问题,一是学生对于三角方程不敏感;二是解题时,学生往往还没有弄清楚“是什么?”,就急于按套路往下走,是不良的解题习惯,要纠正。当题目有多种解法时,学生能否选择较为简捷的途径解决问题是学生具备数学建模、数学抽象、数学运算素养的综合体现。
  评析此法借助正弦定理将三角形的面积表示为关于tanC(或tanA)的函数关系,转化为函数值域问题求解,其中锐角三角形得到C(或A)的范围是第一难点,处理分式的范围是第二难点。以tanC为变量的表达式因为只有一个位置含未知量,范围易求得,以tanA为变量的表达式因为分子分母都有未知量,过程会繁琐,易错。
  评析此法由余弦定理入手,借助B已知得到a,b的二元二次方程,即b可以用a表示,又由锐角三角形得到不等关系,转化为a的不等关系,a的范围易求,三角形面积的范围求得。比较解法1,此法的优势在于避免分式范围的处理,解题难度降低,角的范围限制变成边的范围限制,注意有两组不等式需要考虑,这是易错易漏点。
  评析此法运用极限的思想,将临界状态看做特值处理,求出临界状态,就求出了范围。思路巧妙,运算量小,是高手的解法。此法在小题中时常使用,在解答题中能把道理讲清楚,也是可行的。
  评析此法运用数形结合,找到满足题意的三角形的临界状态,直观快捷,计算量很小,是非常好的解法。此法在小题中也时常使用,注意在解答过程中,使用数形结合时一定要配上图形,也是很完美的。
  小结三角函数专题的知识内容包括①三角函数的定义、图像与性质,三角方程与三角不等式;②三角公式;③解斜三角形(正余弦定理,三角形面积公式),在高三一轮复习中首先要掌握这些基本知识点以及知识点间的关联。由于三角函数专题知识灵活多变,处在其他多种专题知识的交叉点上,是综合考查学生能力和素养的好载体,所以在后续复习中,应善于开展“一题多解”教学。一方面学生已具备相当的知识总量,有基础、有能力在解题时采用不只一种解法;另一方面“一题多解”教学鼓励学生发散思维、创新思维,生生之间,师生之间的互相启发和思维碰撞,留给学生足够“悟”的空间,在高三复习阶段发挥着不可替代的教学功能。在解题教学中,让学生打开眼界,看尽量多的可能性,是学生和老师共同努力的方向。
  参考文献
  [1]窦志民,曹湘江.高考数学万能解题法[M].北京:化学工业出版社,2012.10.
  [2]鄢宇生,胡典顺.例谈化归思想在数学解题中的运用[J].数学通讯(上半月),2019(1):6-8.
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