例3.计算:
思咯分析:
若a≠0时,a0=1
对此项中的Sin36°是一项干扰支.迷惑同学们,因为Sin36°,不是表内特殊值,求不出来,至使解题陷入僵局,其实不然.不需要求Sin36°之值,只需要知道即可.因而,解题时,必须善于排除干扰支,解除困惑,准确使用数学概念,正确求出答案,对于特殊角三角函数值的计算,一.要准确无误代入三角函数值;二.要按照实数的运算法则进行运算;三.运算的结果必须是最简关系式.于是对上式便一目了然了.
例4.已知方程的两根为tgθ,ctgθ,求k和θ,(θ为锐角)
思路分析:
∵tgθ,ctgθ为二次方程的二根,根据与系数关系式,得
∵tgθ·ctgθ=1∴k=1
∴原方程为
即tgθ=,ctgθ=或tgθ=,ctg=
故θ1=30°θ2=60°
锐角三角函数与二次方程等有着千丝万缕的联系,各种知识交织在一起,因而必须把综合知识进行剖析,分解,然后各个击破,便可打通思路.如本例,首先运用二次方程的有关知识──根与系数关系;再运用锐角三角函数的倒数关系求出K,又回到解一元二次方程来,解出二根,从中求出tgθ,ctgθ之值,再求出对应的θ之值,总之,善于剖析,化整为零,一个一个解决,对复杂的综合题便可攻破了.
例5.在△ABC中,三边之比a:
b:
c=1:
:
2,则SinA+tgA等于()
A.B.
C.D.
思路分析:
∵a:
b:
c=1:
:
2
∴可设a=k,b=k,c=2k(k>0)
∴a2+b2=k2+(k)2=4k2=(2k)2=c2
∴△ABC是直角三角形,且∠C=90°
根据三角函数定义,可知:
∴△ABC是直角三角形,且∠C=90°
根据三角函数定义,可知:
∴SinA+tgA
∴应选(A)
对于题设是以连比形式出现的,通常都是增设参数K,将未知转化已知,使问题明朗化,进而再研究三角形三边的关系,从而判定为直角三角形,又转化为锐角三角函数问题,找到思路,这是解决此类问题的常用方法,而且又比较方便,请同学们今后遇到此类问题,可小试“牛刀”.
【思维体操】
例1.已知AD是直角△ABC的斜边BC上的高,在△ADB及△ADC中分别作内接正方形,使每个正方形有两条边分别在DB,DA及DC,DA上,而两个正方形的第四个顶点E,F各在AB,AC上,求证:
AE=AF.
揭示思路1:
设∠ABC=α.正方形EMDG与正方形DNFH的边长分别为a,b
∵AD=AG+DG=a·tgα+a
AD=AH+DH=b·Ctgα+b
∴atgα+a=bctgα+b
∴
=b·ctgα=AH.
∴AE=AF
揭示思路2:
设BC=a,且∠ABC=α,则有
AB=acosα
同理:
∴AE=AF
由上两种思路证得AE=AF,可发现用三角法研究几何问题,开门见山,直截了当,只要所给定的几何图形中有直角三角形.便可应用锐角三角函数列出它们的边角关系式,再应用代数法计算一下,便可达到目的.题设所给的问题中,未有给定直角三角形,只要能构造出直角三角形,同样也可转化为用三角法证解之,而且也比较方便,由此可见,用三角法证(解)几何问题为解几何问题又开拓了新的渠道.为数与形结合提供了新的条件,我们应在这条新渠道不断探索,取得新的成果.现沿这思路继续扩散.
扩散一:
如图,Rt△ABC中,有正方形DEFG,D,G分别在AB,AC上,E,F在斜边BC上,求证:
EF2=BE·FC
揭示思路:
从题设及图形中都可发现有直角三角形,所以用三角法证之比较顺畅.
在Rt△BDE中,
在Rt△GFC中,
∵∠B+∠C=90°,∴tgB=tg(90°-C)=ctgC
∴
∵DE=GF=EF
∴EF2=BE·CF
扩散二:
在△ABC外侧作正方形ABDM和ACEN,过D,E向BC作垂线DF,EG,垂足分别为F,G,求证:
BC=DF+EG
提示思路:
观察图形可发现直角三角形DFB及直角三角形EGC.便萌生用三角法证明,可是此时DF,EG比较分散.设法作AH⊥BC再构两个直角三角形,通过正方形为“媒介”,这样把DF,EG就有了联系.此时,应用锐角三角函数定义建立边角关系,便可马到成功!
在Rt△EGC中,
∴EG=bcosβ
在Rt△DBF中,同理,DF=ccosα(设b,c,α,β如图)
∴EG+DF=bCosβ+ccosα
在Rt△ABH中,BH=ccosα
在Rt△ACH中,CH=bcosβ
∵BC=BH+CH,∴BC=bcosβ+ccosα
∴BC=EG+DF
扩散三:
设顶角A=108°的等腰三角形的高为h,∠A的三等分线及其外角的四等分线分别为P1,P2,求证:
揭示思路:
从图形中可发现有几个直角三角形存在,这个信息向我们提供用三角法证明是得天独厚的条件,不要犹豫,不然,将会失去良机.
如图,设△ABC的底边上的高AH=h,∠A的三等分线AD=P1,∠A的外角四等线AE=P2,∠BAC=108°,AB=AC,
∴∠DAH=18°
在Rt△ADH中,cos18°=
∵∠CAE=(180°-108°)=18°
∠ACB=(180°-108°)=36°
∴∠AEC=18°
在Rt△AHE中,Sin18°=
扩散四:
已知:
如∠BAC=90°,AD⊥BC,DE⊥AB,DF⊥AC,垂足分别为D、E、F.
求证:
揭示思路:
本例直角三角形之多,用三角法证之更不宜迟,用锐角三角函数定义,列出边角关系,可十分巧妙就证得结论.
设∠ABC=α,则∠DAF=∠CDF=α
扩散五:
在正方形ABCD中,AE平分∠BAC交BC于E,交OB于F,求证:
EC=20F
揭示思路:
观察图形,图中有许多直角三角形,它启示我们用三角法作为“向导”,可直达目的地.
∠BEF=∠ACB+∠EAC=45°+∠BAE
∵∠BFE=∠CAE,∴∠BEF=∠BFE,
∴BE=BF
进而可知AD=DF
设正方表ABCD边长为1,又设∠BAE=∠CAE=α
则OA=OB=
在Rt△ABE中,BE=AB·tgα=BF
BF=OB-OF=OB-OA·tgα
∴ABtgα=OB-OAtgα
∴OF=OA·tgα=(-1)
EC=BC-BE=1-1·tgα=1-+1=2-=(-1)
∴EC=20F
应用锐角三角函数的定义研究几何问题;直观,又少添或不添设辅助线,充分发挥数的长处.把几何问题通过锐角三角形边角关系,应用计算法,便可曲径通幽,柳暗花明.同学们应加强这方面的学习,以拓宽几何证题思路.
三、智能显示
【动脑动手】
1.在Rt△ABC中,∠C=90°,则SinB+CosB的值()
(A)大于1(B)小于1
(C)等于1(D)不确定
2.在△ABC中,它的边角同时满足下列两个条件;
(1)SinC=1;
(2)SinA,CosB是方程4x2-cx+1=0的两个根,求a,b,c及S△ABC
3.证明:
“从平行四边形ABCD的顶点A,B,C,D向形外的任意直线MN引垂线AA'BB'CC'DD'垂足是A'B'C'D'(如下图)
求证:
AA'+CC'=BB'+DD',现将直线MN向上移动,使得A点在直线的一侧,B、C、D三点在直线的另一侧(如中图),这时,从A、B、C、D向直线MN作垂线,垂足为A'B'C'D',那么垂线放AA'BB'CC'DD'之间存在什么关系?
如将直线MN再问上移动,使两侧各有两个顶点(如下图).从A,B,C,D向直线MN作的垂线放AA'BB'CC'DD'之间又有什么关系?
根据左图,中图,右图写出你的猜想,并加以证明.
揭示思路:
1.在Rt△ABC中,∠C=90°
由锐角三角函数定义,得
∵a+b>c
∴SinB+CosB>1,应选A.
2.∵SinC=1,∴∠C=90°
∵SinA+CosB=,SinACosB=
又A+B=90°,∴B=90°-A
∴CosB=Cos(90°-A)=SinA
∴c=4,A=30°,a=2,b=
3.猜想如下:
对于中图有:
CC'-AA'=BB'+DD'
对于右图有:
CC'-AA'=DD'-BB'
证法1.如图,设∠AEA'=α,则AA'=AESinα=(OA-OE)Sinα=OASinα-OESinα,又CC'=CESinα=(OC+OE)Sinα=(OA+OE)Sinα=OASinα+OESinα
∴CC'-AA'=2OESinα
∵OO'=OESinα,∴CC'-AA'=2OO'
由题设知,OO’为梯形BB’D’D的中位线.
∴BB'+DD'=2OO'
∴CC'-AA'=BB'+DD'
(2)如图,仿
(1)证法可得
CC'-AA'=2OESinα
DD'-BB=2OFSinβ
∵OESinα=OFSinβ,
∴CC'-AA'=DD'-BB'
证法二:
(1)延长CB交MN于E,设AD与MN交于F,又设∠AFA'=α,则∠BEB'=α,在Rt△EBB'中,
∵BE=CE-CB
∴BB'=BESinα-CBSinα
在Rt△ECC'中,Sinα=,
∴CC’=CESinα
∵CC'-BB'=BCSinα
在Rt△AA'F与Rt△FDD'中.
AA'=AFSinα,DD'=DFSinα
∵DF=AD-AF
∴DD'=ADSinα-AFSinA'
∴DD'=ADSinα-AA'
∴DD'+AA'=ADSinα
∵AD=BC,∴CC'-BB'=DD'+AA'
∴CC'-AA'=BB'+DD'
(2)仿证法
(1)同样可证得
CC'+BB'=BCSinα
AA'+DD'=ADSinα
∴CC'+BB'=AA'+DD',
∴CC'-AA'=DD'-BB'
证法三:
(1)如图,作DE⊥CC',则DD'C'E为矩形,∴CE=CC'-DD'
设∠AFA'=α,则易知∠CDE=α在Rt△CDE中,
∴CC'-DD'=CDSinα
在Rt△AFA'中, AA'=AFSinα
在Rt△FBB'中, BB'=BFSinα
∴BB'=(AB-AF)Sinα=ABSinα-AFSinα
∴AA'+BB'=ABSinα
∵AB=CD,∵AA'+BB'=CC'-DD'∴CC'-AA'=DD'+BB'
(2)如图,仿
(1)同法可证:
CC'-AA'=DD'-BB'
【创新园地】
已知△ABC中,∠BAC=120°,∠ABC=15°,
∠A,∠B,∠C的对边分别为a,b,c那么a:
b:
c=_________(本结论中不含任何三角函数,但保留根号,请考虑多种解法).
解法一:
过点B作BD⊥AC交CA的延长线于点D.
∴∠BAC=120°,
∠ABC=15°,∴∠ACB=∠DBC=45°,∠ABD=30°
在Rt△ABD中,Sin30°=∴AD=c
Cos30°=,∴BD=
∴b-BD-AD=
a=
∴a:
b:
c=
=
解法二:
如图,作AD⊥BC,交BC于D,在AB上取AE=AC,连CE,作AF⊥CE,交CE于F,则∠ACE=∠AEC=,∠BCE=∠ACB-30°=45°-30°=15°
∴△BEC为等腰三角形,∴BE=CE
设AD=CD=1,则AC=,即b=
∴CE=2ACCos30°=
∴AB=AE+EB=+,即c=+
∴BD=
∴BC=BD+DC=3+,即a=3+
∴a:
b:
c=(3+):
:
(+)
=
解法三:
如图,作AD⊥BC,交BC于D,在BC上取点E,使∠BAE=∠B=15°,那么,连接AE,得:
∠AEC=30°,AE=BE.设AD=DC=1,则AC=,即b=,AE=BE=2AD=2,DE=AE·Cos30°=
∴
即c=+
∴a:
b:
c=(3+):
:
(+)
=
解法四:
如图,BD=x,则2x2=a2,
∴x=
=(参照解法一图)
解法五:
以BC为直径作⊙o,延长CA交⊙o于在,连BD,设a=2r,则BD=r,AD=
=
解法六:
建立如图坐标系,则可求:
解法七:
建立如图坐标系,由B点引X轴的垂线,垂足为D,则
解法八:
建立如图坐标系,设C(-1,0),B(1,0),延长CA交Y轴于点D,连结BD,则D点坐标是(0,1),那么|BD|=|CD|=
本例还可用面积法证明,如S△CBD=a·BD,Sin45°=BD2∴BD=……