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高三 2021-04-25 1799次

专题03 解三角形

【要点提炼】

正弦定理、余弦定理、三角形面积公式

1)正弦定理

ABC中,2R(RABC的外接圆半径)

变形:a2Rsin Asin A

abcsin Asin Bsin C.

2)余弦定理

ABC中,a2b2c22bccos A

变形:b2c2a22bccos Acos A.

3)三角形面积公式

SABCabsin Cbcsin Aacsin B.

【方法指导】

常见三解三角形的技巧:

1、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.够运用正弦定理、余弦定理等知识和方法解决一些与测量和几何计算有关的实际问题.

2、解题时要注意:一是数形结合,通过图像所经过的特殊点与图像的对称性等来寻找突破口;二是转化意识,如判断三角形的形状可转化为对三角形的边长或内角的探求;三是方程意识,分析图形的特点,寻找关于参数的方程,解方程.

3、解三角形的实际应用问题是测量问题,如测量角度问题,仰角、俯角、方位角、视角等;测量距离问题;测量高度问题等.此类问题的关键在于通过构造三角形,应用正弦定理、余弦定理进行求解测量.4、解三角形与其他知识的综合

1)、解三角形的应用中要注意与基本不等式的结合,以此考查三角形中有关边、角的范围问题.利用正弦定理、余弦定理与三角形的面积公式,建立如“a+b;ab;a2+b2”之间的等量关系与不等关系,通过基本不等式考查相关范围问题.

2)、注意与三角函数的图象与性质的综合考查,将两者结合起来,既考查解三角形问题,也注重对三角函数的化简、计算及考查相关性质等.

命题点一 平面几何图形中的解三角形问题

【典例1 2021·江西高三其他模拟(理))如图,在ABC中,AB=2B=π3,点D在线段BC上.

1)若BAD=π4,求AD的长;

2)若BD=3DC,且SABC=23,求sinBADsinCAD的值.

【答案】(1AD=326;(2sinBADsinCAD=33.

【解析】

1)利用正弦定理求解即可.

2)用余弦定理求出AC=23,在两个三角形中用正弦定理得出sinBADsinCAD=3AC2,代入AC值求解即可.

【详解】

解:(1)∵ADsinB=ABsinADB,且ADB=75°AD32=26+24,∴AD=326

2)∵SABC=23=12ABBCsinπ3

故算得BC=4,BD=3,DC=1

ABD中,利用正弦定理有3sinBAD=2sinADB

ADC中,有1sinDAC=ACsinADC

sinBADsinCAD=3AC2

AC2=4+162×2×4×12=12,∴AC=23

sinBADsinCAD=33

【方法总结】

解决以平面几何为载体的解三角形问题,主要注意以下几个方面:

1.充分利用平面几何图形的性质;

2.出现多个三角形时,从条件较多的三角形突破求解;

3.四边形问题要转化到三角形中去求解;

4.通过三角形中的不等式关系(如大边对大角,最大角一定大于或等于π3 )确定角的范围.

【拓展练习】

1.2020·湖南长沙市·雅礼中学高三月考)如图,在直角ACB中,ACB=π2CAB=π3AC=2,点M在线段AB.

1)若sinCMA=33,求CM的长;

2)点N是线段CB上一点,MN=7,且SBMN=12SACB,求BM+BN的值.

【答案】(13;(24+3.

【解析】

1)在CAM中,利用正弦定理即可得到答案;

2)由SBMN=12SACB可得BMBN=43,在ΔBMN中,利用MN=7及余弦定理得MN2=BM2+BN22BMBNcosπ6,解方程组即可.

【详解】

1)在CAM中,已知CAM=π3sinCMA=33AC=2,由正弦定理,

CMsinCAM=ACsinCMA,解得CM=ACsinπ3sinCMA=2×3233=3.

2)因为SBMN=12SACB,所以12BMBNsinπ6=12×12×2×23,解得BMBN=43.

ΔBMN中,由余弦定理得,

MN2=BM2+BN22BMBNcosπ6=BM+BN22BMBN1+32

(7)2=BM+BN22×43×1+32

BM+BN2=19+83=4+32

BM+BN=4+3.

【点睛】

本题考查正余弦定理在解三角形中的应用,考查学生的计算能力,是一道中档题.

命题点二 已知边角关系解三角形问题

【典例2 2019·天津高三其他模拟)在ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c. 已知asinC=csinA+π3.

(Ⅰ)求角A的大小;

(Ⅱ)设b=6c=4. acosA2C的值.

【答案】(Ⅰ)A=π3;(Ⅱ)a=27cosA2C=1314.

【解析】

1)利用正弦定理进行边角互化,利用三角恒等变换公式求解即可;

2)先利用余弦定理得出a,再利用正弦定理得出sinC,得出cosC,然后将cosA2C展开求值.

【详解】

解:(Ⅰ)由已知及正弦定理可得sinAsinC=sinCsinA+π3

因为C0,π.所以sinC>0.sinA=sinA+π3.

sinA=sinAcosπ3+cosAsinπ3

整理得sinA=3cosA.

所以tanA=3

因为A0,π.所以A=π3

(Ⅱ)根据余弦定理.a2=b2+c22bccosA,将 b=6c=4cosA=12代入解得:a2=28.因为a>0,所以a=27

根据正弦定理有:asinA=csinC,解得sinC=217

又因为c<a,所以C<π3,则cosC=1sin2C=277

可求得:sin2C=2sinCcosC=437cos2C=cos2Csin2C=17

cosA2C=cosAcos2C+sinAsin2C=1314

【点睛】

本题考查正弦定理、余弦定理的综合运用,考查三角函数和差角公式、二倍角公式的运用,难度一般.

【方法总结】

1、角化边:利用正弦、余弦定理把已知条件转化为只含边的关系,通过因式分解、配方等得出边的相应关系,进而求解;

2、边化角:利用正弦、余弦定理把已知条件转化为只含内角的三角函数间的关系,通过恒等变换得出内角的关系,进而求解.

【拓展练习】

2. 2019·天津南开区·高考模拟(理))在ABC中,a,b,c分别是三个内角A,B,C的对边,若b=3,c=4,C=2B,且ab.

1)求cosBa的值;

2)求cos2B+π3的值.

【答案】(1cosB=23a=73;21+41518.

【解析】

1)由正弦定理可得3sinB=4sin2B,再利用二倍角的正弦公式可得cosB=23,从而根据余弦定理可得a=73

2)利用二倍角的正弦公式,二倍角的余弦公式求得sin2B,cos2B的值,再由两角和的余弦公式可得结果.

【详解】

1)在ABC中,由正弦定理bsinB=asinA=csinC

3sinB=4sinC

C=2B3sinB=4sin2B,即3sinB=42sinBcosB

解得cosB=23

ABC中,由余弦定理b2=a2+c22accosB

a2163a+7=0,解得a=3a=73

aba=73

2cosB=23,sinB=53

cos2B=2×491=19

sin2B=2×23×53=459

cos2B+π3=12×19459×32

=1+41518.

【点睛】

本题主要考查余弦定理、正弦定理在解三角形中的应用,属于中档题.正弦定理是解三角形的有力工具,其常见用法有以下几种:(1)知道两边和一边的对角,求另一边的对角(一定要注意讨论钝角与锐角);(2)知道两角与一个角的对边,求另一个角的对边;(3)证明化简过程中边角互化;(4)求三角形外接圆半径.

命题点三 生活中的解三角形

【典例3】(2020·全国高三专题练习)如图,一条巡逻船由南向北行驶,在A处测得山顶P在北偏东15°(BAC15°)方向上,匀速向北航行20分钟到达B处,测得山顶P位于北偏东60°方向上,此时测得山顶P的仰角60°,若山高为2千米.

1)船的航行速度是每小时多少千米?

2)若该船继续航行10分钟到达D处,问此时山顶位于D处的南偏东什么方向?

【答案】(1)船的航行速度是每小时6(1)千米.(2)山顶位于D处南偏东45.

【解析】

1)先在BCP中,得到tanPBC,再由ABC中,由正弦定理得AB从而得解;

2)先在BCD中,由余弦定理得CD,再在BCD中,由正弦定理得sinCDB,从而得解.

【详解】

1)在BCP中,tanPBCBC2.

ABC中,由正弦定理得:

所以AB2(1),船的航行速度是每小时6(1)千米.

2)在BCD中,由余弦定理得:CD

BCD中,由正弦定理得:sinCDB,∠CDB<120

所以,∠CDB45

所以,山顶位于D处南偏东45.

【方法总结】

解三角形应用题的一般步骤:

1)阅读理解题意,弄清问题的实际背景,明确已知与未知,理清量与量之间的关系.

2)根据题意画出示意图,将实际问题抽象成解三角形问题的模型.

3)根据题意选择正弦定理或余弦定理求解.

4)将三角形问题还原为实际问题,注意实际问题中的有关单位问题、近似计算的要求等.

【拓展练习】

3. 2020·全国高三专题练习)如图,某景区内有一半圆形花圃,其直径AB6O是圆心,且OCAB.OC上有一座观赏亭Q,其中∠AQC23π.计划在BC上再建一座观赏亭P,记∠POBθ(0<θ<π2).

1)当θπ3时,求∠OPQ的大小;

2)当∠OPQ越大时,游客在观赏亭P处的观赏效果越佳,求游客在观赏亭P处的观赏效果最佳时,角θ的正弦值.

【答案】(1π6.2sinθ=33.

【解析】

1)设∠OPQα,在POQ中,用正弦定理OQsinOPQ=OPsinOQP可得含αθ的关系式,将其展开化简并整理后得tanαcosθ3sinθ,将θπ3代入得答案;

2)令f(θ)cosθ3sinθ并利用导数求得f(θ)的最大值,即此时的sinθ,由(1)可知tanαcosθ3sinθ,得答案.

【详解】

1)设∠OPQα,在POQ中,用正弦定理可得含αθ的关系式.

因为∠AQC2π3,所以∠AQOπ3.OAOB3,所以OQ3

OPQ中,OQ3OP3,∠POQπ2θ,设∠OPQα,则∠PQOπ2αθ.

由正弦定理,得3sinπ2α+θ3sinα,即3sinαcos(αθ)

展开并整理,得tanαcosθ3sinθ,其中θ0,π2.

此时当θπ3时,tanα33.因为α(0π),所以απ6.

故当θπ3时,∠OPQπ6.

2)设f(θ)cosθ3sinθθ0,π2.

f′(θ)sinθ(3sinθ)+cos2θ(3sinθ)213sinθ(3sinθ)2.

f′(θ)0,得sinθ33,记锐角θ0满足sinθ0=33

cosθ0=1sin2θ0=233,即fθ0=cosθ03sinθ0=233333=22

列表如下:

θ
(0θ0)
θ0
θ0,π2
f′(θ)
0
f(θ)
单调递增
22
单调递减

由上表可知,f(θ0)22是极大值,也是最大值.

由(1)可知tanαf(θ)>0,则α0,π2 tanα单调递增

则当tanα取最大值22时,α也取得最大值.

故游客在观赏亭P处的观赏效果最佳时,sinθ33.

【点睛】

本题考查三角函数和解三角形的实际应用,应优先建模,将实际问题转化为熟悉的数学问题,进而由正弦定理构建对应关系,还考查了利用导数求函数的最值,属于难题.

【专题训练】

一、单选题

2020·四川内江市·高三一模(理))

若向量,则的面积为(       
A.B.C.D.
2020-12-31更新 | 2338次组卷 | 10卷引用:陕西省咸阳市高新一中2020-2021学年高三上学期第四次考试理科数学试题(B卷)

2020·四川省阆中东风中学校高三月考(文))

单选题 | 适中(0.65)
名校
中,,则       
A.2B.C.D.3
2020-11-04更新 | 2342次组卷 | 8卷引用:广西钦州市、崇左市2021届高三上学期第一次教学质量检测数学(理)试题

2018·北京朝阳区·高三其他模拟(理))

单选题 | 较易(0.85)
名校
中,,则       
A.B.C.D.
2020-11-06更新 | 1226次组卷 | 15卷引用:福建省泉州市泉港区第一中学2018-2019学年高一年级下学期期中考数学试题

2021·四川成都市·高三月考(文))

2021·山西吕梁市·高三一模(理))

单选题 | 较易(0.85)
名校
刘徽(约公元225年-295年),魏晋时期伟大的数学家,中国古典数学理论的奠基人之一.他在割圆术中提出的“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体,而无所失矣”,这可视为中国古代极限观念的佳作.割圆术的核心思想是将一个圆的内接正边形等分成个等腰三角形(如图所示),当变得很大时,这个等腰三角形的面积之和近似等于圆的面积.运用割圆术的思想,估计的值为( )
A.B.C.D.
2021-02-07更新 | 1150次组卷 | 7卷引用:山西省吕梁市2021届高三上学期第一次模拟数学(理)试题

2020·全国高三专题练习)

中,内角的对边分别为,其中为钝角,且满足,若点与点的两侧,且四点共圆,则四边形面积的最大值为(       
A.B.C.D.
2020-03-13更新 | 1977次组卷 | 5卷引用:2019届江西省赣州市高三年级调研数学(文)试题

2020·沙坪坝区·重庆一中高三月考(理))

单选题 | 较难(0.4)
名校
锐角的内角的对边分别为,若变化时,存在最大值,则正数的取值范围是(       
A.B.C.D.
2020-06-29更新 | 3509次组卷 | 10卷引用:湖北省襄阳五中、夷陵中学、钟祥一中三校2020届高三下学期6月高考适应性考试理科数学试题

二、多选题

2020·全国高三专题练习)

多选题 | 适中(0.65)
中,D在线段上,且,则(       
A.B.的面积为8
C.的周长为D.为钝角三角形
2020-03-27更新 | 2406次组卷

2020·海南枫叶国际学校高一期中)

多选题 | 适中(0.65)
名校
中,角的对边分别为,若,则下列结论正确的是(       
A.B.C.D.
2020-05-12更新 | 5859次组卷 | 31卷引用:山东省2019-2020学年普通高中学业水平等级考试4月(模拟)数学试题

2017·山东德州市·高考模拟(文))

多选题 | 适中(0.65)
名校
解题方法
以下关于正弦定理或其变形正确的有(  )
A.在ABC中,abc=sin A:sin B:sin C
B.在ABC中,若sin 2A=sin 2B,则ab
C.在ABC中,若sin A>sin B,则AB,若AB,则sin A>sin B都成立
D.在ABC中,
2020-09-17更新 | 5263次组卷 | 39卷引用:河南省林州市第一中学2017-2018学年高二10月月考数学试题

三、填空题

2020·河南开封市·高三一模(理))

填空题-单空题 | 较易(0.85)
平面四边形中,,若,则___________.
2020-12-08更新 | 1075次组卷 | 6卷引用:河南省开封市2021届高三第一次模拟考试理科数学试题

2020·全国高三专题练习(理))

中,平分线,若,且,则的周长为______.
2020-06-25更新 | 887次组卷 | 5卷引用:福建省南平市2020届高三毕业班第三次综合质量检测数学(理)试题

2020·合肥市第六中学高三其他模拟(理))

填空题-单空题 | 较易(0.85)
名校
如图,为测得河对岸铁塔AB的高,先在河岸上选一点C,使C在铁塔底B的正东方向上,测得点A的仰角为,再由点C沿北偏东方向走10米到位置D,测得,则铁塔AB的高为___________
2020-08-16更新 | 799次组卷 | 3卷引用:安徽省合肥市第六中学2020届高三下学期最后一卷数学(理)试题

2020·重庆北碚区·西南大学附中高三月考)

填空题-单空题 | 较难(0.4)
名校
解题方法
中,角ABC的对边长分别为abc,且,则面积的最大值为________.
2020-07-10更新 | 1620次组卷 | 6卷引用:江西省临川二中、上高二中、丰城中学2020届高三6月联考理科数学试题

四、解答题

2021·安徽淮南市·高三一模(理))

解答题-问答题 | 适中(0.65)
的内角ABC的对边为abc,且
(1)求的值;
(2)若的面积为,求的最小值.
2021-02-01更新 | 2696次组卷 | 8卷引用:安徽省淮南市2020-2021学年高三一模数学(理)试题

2020·上海高三专题练习)

解答题-问答题 | 适中(0.65)
如图,矩形是某个历史文物展览厅的俯视图,点上,在梯形区域内部展示文物,是玻璃幕墙,游客只能在△区域内参观.在上点处安装一可旋转的监控摄像头,为监控角,其中在线段(含端点)上,且点在点的右下方.经测量得知:米,米,米,.记(弧度),监控摄像头的可视区域△的面积为平方米.

(1)分别求线段关于的函数关系式,并写出的取值范围;
(2)求的最小值.
2020-12-27更新 | 1837次组卷 | 7卷引用:上海市青浦区2021届高三上学期一模(期终学业质量调研)数学试题

2020·安徽省六安中学高三开学考试(理))

解答题 | 适中(0.65)
解题方法
如图,在△中,角的对边分别为

(1)求的大小;
(2)若为△外一点,,求四边形面积的最大值.
2020-05-21更新 | 3398次组卷


共计 平均难度:一般