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2020版高考数学一轮复习第3章三角函数解三角形第6讲正弦定理和余弦定理讲义理含解析

2024-02-14 来源:步旅网
第6讲 正弦定理和余弦定理

1.正弦定理、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外接圆的半径,则

2.在△ABC中,已知a,b和A时,三角形解的情况

1 / 12

3.三角形中常用的面积公式

1

(1)S=ah(h表示边a上的高).

21011acsinB=□021absinC. (2)S=bcsinA=□2221

(3)S=r(a+b+c)(r为三角形的内切圆半径).

2

1.概念辨析

(1)正弦定理和余弦定理对任意三角形都成立.( ) (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b+c-a>0时,三角形ABC为锐角三角形.( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× 2.小题热身

2

(1)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知a=5,c=2,cosA=,则b=( )

3A.2 B.3 C.2 D.3 答案 D

212

解析 由余弦定理得5=b+4-2×b×2×,解得b=3或b=-(舍去),故选D.

33

cosAb(2)已知△ABC的三个内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若==2,则该三角形的形

cosBa2

2

2

2 / 12

状是( )

A.直角三角形 C.等边三角形 答案 A

cosAbcosAsinBb解析 因为=,由正弦定理得=,所以sin2A=sin2B.由=2,可知a≠b,

cosBacosBsinAa所以A≠B.又A,B∈(0,π),所以2A=180°-2B,即A+B=90°,所以C=90°,于是△ABC是直角三角形.

1

(3)在△ABC中,a=32,b=23,cosC=,则△ABC的面积为________.

3答案 43

122

解析 ∵cosC=,0331122

∴S△ABC=absinC=×32×23×=43.

223

sin2A(4)在△ABC中,a=4,b=5,c=6,则=________.

sinC答案 1

B.等腰三角形 D.钝角三角形

b2+c2-a252+62-423sin2A2sinAcosA解析 因为a=4,b=5,c=6,所以cosA===,所以=

2bc2×5×64sinCsinC3

2×4×

42acosA===1.

c6

题型 一 利用正、余弦定理解三角形

角度1 用正弦定理解三角形

1π1.(1)设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若a=3,sinB=,C=,则b=________;

26(2)(2017·全国卷Ⅲ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知C=60°,b=6,c=3,则A=________.

答案 (1)1 (2)75°

1

解析 (1)因为sinB=且B∈(0,π),

2π5π

所以B=或B=,

66

3 / 12

又C=π6,所以B=π6,A=π-B-C=2π3,

又a=3,由正弦定理得a=bsinAsinB,

3=b,解得b=sin2ππ1. 3sin

6

(2) 如图,由正弦定理,得

36sin60°=sinB,

sinB=22

. 又c>b,∴B=45°,

∴A=180°-60°-45°=75°. 角度2 用余弦定理解三角形

2.(1)在△ABC中,若b=1,c=3,A=π

6,则cos5B=( )

A.-3 B.12

2 C.1

2

或-1 D.-3

2

或0 (2)在△ABC中,AB=3,BC=13,AC=4,则边AC上的高为( A.32332 B.2 C.32 D.33

答案 (1)A (2)B

解析 (1)因为b=1,c=3,A=π6,

所以由余弦定理得

a2=b2+c2-2bccosA=1+3-2×1×3×

3

2

=1, 所以a=1.

4 / 12

) ∴ π

由a=b=1,得B=A=,

6

5ππ3

所以cos5B=cos=-cos=-.

662

AB2+AC2-BC2

(2)由题意得cosA=

2AB·AC3+4-13=

2×3×4∴sinA=

2

2

2

1=, 2

312

1-=, 22

33

. 2

∴边AC上的高h=ABsinA=

角度3 综合利用正、余弦定理解三角形

3.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=2,角B的平分线BD=3,求a.

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

1∴-sinC=2cosAsinC,∵sinC≠0,∴cosA=-,

22π

又A∈(0,π),∴A=. 3(2)在△ABD中,由正弦定理得,∴sin∠ADB==,

sin∠ADBsinAABBDABsinA2

=. BD2

又∠ADB∈(0,π),A=,

3

πππ222

∴∠ADB=,∴∠ABC=,∠ACB=,AC=AB=2,由余弦定理,得BC=AB+AC-

4662AB·AC·cosA=(2)+(2)-2×2×2cos

2

2

=6,∴a=6. 3

用正弦、余弦定理解三角形的基本题型及解题方法

(1)已知两角和一边

①用三角形内角和定理求第三个角. ②用正弦定理求另外两条边. (2)已知两边及其中一边所对的角 ①用正弦定理(适用于优先求角的题)

5 / 12

以知a,b,A解三角形为例: a.根据正弦定理,经讨论求B;

b.求出B后,由A+B+C=180°,求出C; c.再根据正弦定理=,求出边c.

sinAsinC②用余弦定理(适用于优先求边的题) 以知a,b,A解三角形为例:

列出以边c为元的一元二次方程c-(2bcosA)c+(b-a)=0,根据一元二次方程的解法,求边c,然后应用正弦定理或余弦定理,求出B,C.

(3)已知两边和它们的夹角 ①用余弦定理求第三边.

②用余弦定理的变形或正弦定理求另外两角. (4)已知三边

可以连续用余弦定理求出两角,常常是分别求较小两边所对的角,再由A+B+C=180°,求出第三个角.

1.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=A.

6666 B. C. D. 6543

6

b,A=2B,则cosB等于( ) 2

2

2

2

ac答案 C

66b226b1

解析 因为a=b,A=2B,所以由正弦定理可得=,所以=,所以2sin2BsinB2sinBcosBsinBcosB=

6

. 4

2

2

2.(2018·和平区模拟)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a-b=3bc,且sinC=23sinB,则角A的大小为________.

答案

π 6

解析 由sinC=23·sinB得c=23b. ∴a-b=3bc=3·23b,即a=7b.

2

2

2

2

2

b2+c2-a2b2+12b2-7b23

则cosA===. 2

2bc243bπ

又A∈(0,π).∴A=. 6

3.如图,在△ABC中,B=45°,D是BC边上一点,AD=5,AC=7,DC=3,则AB=________.

6 / 12

答案

56

2

解析 在△ACD中,由余弦定理可得 49+9-2511cosC==,

2×7×31453

则sinC=. 14

在△ABC中,由正弦定理可得

=, sinCsinBABAC537×

1456ACsinC则AB===. sinB22

2

题型 二 利用正、余弦定理判定三角形的形状

1.(2018·武汉调研)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若A.钝角三角形 C.锐角三角形 答案 A

解析 因为又A+B+C=π,所以sinC=sin(A+B). 所以sinAcosB+cosAsinB0,

所以cosB<0,B为钝角,所以△ABC是钝角三角形. 2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若则△ABC的形状为( )

A.直角三角形 C.等边三角形

B.等腰非等边三角形 D.钝角三角形

sinAa=,(b+c+a)(b+c-a)=3bc,sinBcB.直角三角形 D.等边三角形

cbcb7 / 12

答案 C

sinAaaa解析 ∵=,∴=,∴b=c.

sinBcbc又(b+c+a)(b+c-a)=3bc, ∴b+c-a=bc,

2

2

2

b2+c2-a2bc1

∴cosA===.

2bc2bc2

π

∵A∈(0,π),∴A=,∴△ABC是等边三角形.

3

条件探究1 把举例说明2中△ABC满足的条件改为“acosA=bcosB”,判断△ABC的形状. 解 因为acosA=bcosB, 所以sinAcosA=sinBcosB, 所以sin2A=sin2B,

又因为0<2A<2π,0<2B<2π,0即A=B或A+B=,

2

所以△ABC是等腰三角形或直角三角形.

a+c2B条件探究2 把举例说明2中△ABC满足的条件改为“cos=”,判断△ABC的形状. 22ca+c2B解 因为cos=, 22c1a+c所以(1+cosB)=,

22c在△ABC中,由余弦定理得 11a+c-ba+c+·=. 222ac2c化简得2ac+a+c-b=2a(a+c), 则c=a+b,

所以△ABC为直角三角形.

1.应用余弦定理判断三角形形状的方法 在△ABC中,c是最大的边.

若c(1)化边:通过因式分解、配方等得出边的相应关系,从而判断三角形的形状.

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

8 / 12

(2)化角:通过三角恒等变换,得出内角的关系,从而判断三角形的形状.此时要注意应用A+B+C=π这个结论.

1.若△ABC的三个内角满足sinA∶sinB∶sinC=5∶11∶13,则△ABC( ) A.一定是锐角三角形 B.一定是直角三角形 C.一定是钝角三角形

D.可能是锐角三角形,也可能是钝角三角形 答案 C

解析 由正弦定理得,a∶b∶c=sinA∶sinB∶sinC=5∶11∶13,设a=5t,b=11t,c=13t(t>0),

a2+b2-c25t则cosC==

2ab状为( )

A.锐角三角形 C.钝角三角形 答案 B

2

+11t-13t2×5t×11t22

<0,所以C是钝角,△ABC是钝角三角形.

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

B.直角三角形 D.不确定

2

解析 根据正弦定理,由bcosC+ccosB=asinA得sinB·cosC+sinCcosB=sinA,即sin(Bπ2

+C)=sinA,又因为A+B+C=π,所以sin(B+C)=sinA,所以sinA=1,由02所以△ABC是直角三角形.

题型 三 与三角形面积有关的问题

(2017·全国卷Ⅰ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知△ABC的面积为(1)求sinBsinC;

(2)若6cosBcosC=1,a=3,求△ABC的周长. 1a1a解 (1)由题设得acsinB=,即csinB=.

23sinA23sinA1sinA由正弦定理得sinCsinB=.

23sinA2

故sinBsinC=.

3

1

(2)由题设及(1)得cosBcosC-sinBsinC=-,

212ππ

即cos(B+C)=-.所以B+C=,故A=. 233

2

.

3sinAa2

9 / 12

1a由题意得bcsinA=,a=3,所以bc=8.

23sinA由余弦定理得b+c-bc=9,

即(b+c)-3bc=9.由bc=8,得b+c=33. 故△ABC的周长为3+33.

1.求三角形面积的方法

(1)若三角形中已知一个角(角的大小或该角的正、余弦值),结合题意求解这个角的两边或该角的两边之积,代入公式求面积.

(2)若已知三角形的三边,可先求其一个角的余弦值,再求其正弦值,代入公式求面积,总之,结合图形恰当选择面积公式是解题的关键.

2.已知三角形的面积求边、角的方法

(1)若求角,就寻求夹这个角的两边的关系,利用面积公式列方程求解. (2)若求边,就寻求与该边(或两边)有关联的角,利用面积公式列方程求解.

(2018·洛阳三模)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且bsinB+(c-b)sinC=asinA.

(1)求角A的大小;

3

(2)若sinBsinC=,且△ABC的面积为23,求a.

8解 (1)由bsinB+(c-b)sinC=asinA及正弦定理得

2

2

2

2

b2+(c-b)c=a2,即b2+c2-bc=a2, b2+c2-a21π所以=cosA=,所以A=.

2bc23

abcasinBasinC(2)由正弦定理==,可得b=,c=,

sinAsinBsinCsinAsinA11asinBasinC所以S△ABC=bcsinA=···sinA

22sinAsinAa2sinBsinC==23.

2sinA3332

又sinBsinC=,sinA=,∴a=23,解得a=4.

828

高频考点 用正弦、余弦定理进行边、角之间的转化

考点分析 在综合运用正、余弦定理解决较为复杂的与解三角形有关的问题时,常利用边、角之间的转化与化归的方法解决.

[典例1] (2018·枣庄二模)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且(a+b-

2

2

c2)·(acosB+bcosA)=abc,若a+b=2,则c的取值范围为( )

10 / 12

A.(0,2) B.[1,2) D.(1,2]

1C.,2 2

答案 B

解析 由正、余弦定理,得

2cosC(sinAcosB+sinBcosA)=sinC.即 2cosCsin(A+B)=sinC.

1

所以2cosCsinC=sinC,因为sinC≠0,所以cosC=.

又C∈(0,π),所以C=. 3

因为c=a+b-2abcosC=(a+b)-3ab,且 (a+b)≥4ab,所以ab≤1. 所以c≥1,即c≥1,又c[典例2] (2017·全国卷Ⅱ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若2bcosB=acosC+ccosA,则B=________.

答案

π 3

222

2

2

2

解析 解法一:由2bcosB=acosC+ccosA及正弦定理,得 2sinBcosB=sinAcosC+sinCcosA. ∴2sinBcosB=sin(A+C). 又A+B+C=π,∴A+C=π-B. ∴2sinBcosB=sin(π-B)=sinB. 1π

又sinB≠0,∴cosB=.∴B=.

23

解法二:∵在△ABC中,acosC+ccosA=b, 1

∴条件等式变为2bcosB=b,∴cosB=.

又03

[典例3] (2018·东北三省四市教研联合体模拟)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,

b,c,若b=2,且2bcosB=acosC+ccosA.

(1)求B的大小;

(2)求△ABC面积的最大值.

解 (1)由正弦定理==可得

sinAsinBsinC2sinBcosB=sinAcosC+sinCcosA=sinB,

abC11 / 12

∵sinB>0,故cosB=,∵023π22

(2)由b=2,B=及余弦定理可得ac=a+c-4,

3由基本不等式可得ac=a+c-4≥2ac-4,ac≤4,

113

而且仅当a=c=2时,S△ABC=acsinB取得最大值×4×=3,故△ABC的面积的最大值为

2223.

方法指导 1.两种主要方法

1全部化为角的关系,用三角恒等变换及三角函数的性质解答.2全部化为边的关系,用因式分解、配方等方法变形.

2.基本原则

1若出现边的一次式一般采用正弦定理;2若出现边的二次式一般采用余弦定理.

2

2

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