(2)若b=4,c=6,由余弦定理得
a2=b2+c2-2bccosA=16+36-2×24×=28,
所以a=2.
又因为asinB=2,所以sinB=,
所以cosB=.
因为D为BC的中点,所以BD=DC=.
在△ABD中,由余弦定理,
得AD2=AB2+BD2-2AB·BD·cosB,
即AD2=36+7-2×6××=19,
所以AD=.
变式 (2015·全国卷)已知a,b,c分别是△ABC的内角A,B,C的对边,且sin2B=2sinAsinC.
(1)若a=b,求cosB的值;
(2)若B=90°,且a=,求△ABC的面积.
【解答】
(1)由题设及正弦定理可得b2=2ac.
又因为a=b,所以b=2c,a=2c,
由余弦定理可得cosB==.
(2)由
(1)知b2=2ac.
因为B=90°,由勾股定理得a2+c2=b2.
故a2+c2=2ac,得c=a=.
所以△ABC的面积为1.
【精要点评】解三角形问题的主要工具就是正弦定理、余弦定理,在解题过程中要注意边角关系的转化,根据题目需要合理选择变形的方向.
实际问题中解三角形
例2 2011年5月中下旬,强飓风袭击美国南部与中西部,造成了巨大的损失.为了减少强飓风带来的灾难,美国救援队随时待命进行救援.如图
(1),某天,信息中心在A处获悉:
在其正东方向相距80nmile的B处有一艘客轮遇险,在原地等待救援.信息中心立即把消息告知在其南偏西30°,相距40nmile的C处的救援船,救援船立即朝北偏东θ角的方向沿直线CB前往B处救援.
(例2
(1))
(1)若救援船的航行速度为60nmile/h,求救援船到达客轮遇险位置的时间(≈2.646,结果保留两位小数);
(2)求tanθ的值.
【思维引导】
(1)把问题转化为三角形中的边角关系,因此本题的关键是找出图中的角和边,利用余弦定理求出BC即可解决;
(2)首先利用正弦定理求出sin∠ACB,然后利用同角基本关系求出tan∠ACB,再利用两角和的正切公式即可得出结果.
(例2
(2))
【解答】
(1)如图
(2),
在△ABC中,AB=80,
AC=40,∠BAC=120°,
由余弦定理可知
BC2=AB2+AC2-2AB·AC·cos120°,
即BC==40,
故救援船到达客轮遇险位置所需时间为
40÷60=≈1.76(h).
(2)在△ABC中,
由正弦定理可得=,
则sin∠ACB=·sin∠BAC=.
显然∠ACB为锐角,
故cos∠ACB=,tan∠ACB=,
而θ=∠ACB+30°.
所以tanθ=tan(∠ACB+30°)==.
变式 如图,某海岛上一观察哨A在上午11时测得一轮船在海岛北偏东60°的C处,12时20分测得该轮船在海岛北偏西60°的B处,12时40分,该轮船到达海岛正西方5km的E港口,若该轮船始终匀速前进,求该轮船的速度.
(变式)
【解答】设∠ABE=θ,船的速度为vkm/h,
则BC=v,BE=v,
在△ABE中,=,即sinθ=.
在△ABC中,=,
即AC===.
在△ACE中,
=25+-2×5××cos150°,
化简得v2=25++100=,
即v2=93,所以v=.
故船速为km/h.
例3 (2015·苏锡常镇、宿迁一调)如图,有一段河流,河的一侧是以O为圆心、半径为10m的扇形区域OCD,河的另一侧是一段笔直的河岸l,岸边有一烟囱AB(不计B离河岸的距离),且OB的连线恰好与河岸l垂直,设OB与圆弧的交点为E.经测量,扇形区域和河岸处于同一水平面,在点C,点O和点E处测得烟囱AB的仰角分别为45°,30°和60°.
(例3)
(1)求烟囱AB的高度;
(2)如果要在CE间修一条直路,求CE的长.
【思维引导】一要理解这是一个立体图形,若设AB=hm,在Rt△ABE中,∠AEB=60°,可求得EB=h.
(1)在Rt△ABO中,∠AOB=30°,OB=h,由OE=10,可求出AB.
(2)在Rt△ABC中,∠ACB=45°,BC=AB,在△CBO中,求出cos∠COB,在△CEO中,求CE的长.
【解答】
(1)设AB的高度为hm.
在△CAB中,因为∠ACB=45°,
所以CB=h.
在△OAB和△EAB中,因为∠AOB=30°,∠AEB=60°,
所以OB=h,EB=h.
由题意得h-=10,解得h=15.
答:
烟囱的高度为15m.
(2)在△OBC中,OC=10m,OB=15m,BC=15m,
所以cos∠COB===,
所以在△OCE中,OC=10m,OE=10m,
所以CE2=OC2+OE2-2OC·OEcos∠COE=300+300-600×=100.
答:
CE的长为10m.
变式 (2015·苏锡常镇三模)如图
(1),甲船从A处以每小时30nmile的速度沿正北方向航行,乙船在B处沿固定方向匀速航行,B在A南偏西75°方向且与A相距10nmile处.当甲船航行20min到达C处时,乙船航行到甲船的南偏西60°方向的D处,此时两船相距10nmile.
(变式
(1))
(1)求乙船每小时航行多少海里?
(2)在C处的北偏西30°方向且与C相距nmile处有一个暗礁E,暗礁E周围nmile范围内为航行危险区域.问:
甲、乙两船按原航向和速度航行有无危险?
如果有危险,从有危险开始多少小时后能脱离危险?
如无危险,请说明理由.
(变式
(2))
【解答】
(1)如图
(2),连接AD,
由题知CD=10,AC=×30=10,∠ACD=60°,
所以△ACD为等边三角形,
所以AD=10,又因为∠DAB=45°,
在△ABD中,由余弦定理得
BD2=AD2+AB2-2AB×ADcos45°=100,
BD=10,v=10×3=30(nmile/h).
答:
乙船的速度为每小时30nmile.
(2)在海平面内,以点B为原点,分别以东西方向作x轴,以南北方向作y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.危险区域在以E为圆心,半径为r=的圆内,
因为∠DAB=∠DBA=45°,
易知直线BD的方程为y=x,
E的横坐标为ABcos15°-CEsin30°,纵坐标为ABsin15°+CEcos30°+AC,求得A(5+5,5-5),C(5+5,5+5),E,
点E到直线BD的距离为d1==1<,故乙船有危险;
点E到直线AC的距离为d2=>,
故甲船没有危险.
以E为圆心,半径为的圆截直线BD所得的弦长为l=2=2,
所以乙船遭遇危险持续时间t==(h).
答:
甲船没有危险,乙船有危险,且在遭遇危险开始持续h后脱险.
解三角形中的不等关系
微课9
●典型示例
例4 如图,在等腰直角三角形OPQ中,∠POQ=90°,OP=2,点M在线段PQ上.
(例4)
(1)若OM=,求PM的长;
(2)若点N在线段MQ上,且∠MON=30°,问:
当∠POM取何值时,△OMN的面积最小?
并求出面积的最小值.
【思维导图】
【规范解答】
(1)在△OMP中,∠P=45°,OM=,OP=2.
由余弦定理,得OM2=OP2+PM2-2×OP×PM×cos45°,
得PM2-4PM+3=0,解得PM=1或PM=3.
(2)设∠POM=α,0°≤α≤60°,在△OMP中,由正弦定理,得=,
所以OM=,同理ON=,
故S△OMN=×OM×ON×sin∠MON
=×
=
=
=
=
==.
因为0°≤α≤60°,所以30°≤2α+30°≤150°.
所以当α=30°时,sin(2α+30°)取得最大值为1,此时△OMN的面积取得最小值,即∠POM=30°时,△OMN的面积最小,其最小值为8-4.
●总结归纳
(1)求最值首先选择适当的变量作为自变量,若动点在圆上,则选择圆心角为自变量,三角形(特别是直角三角形)中常选择一锐角为自变量,最关键的是列出解析式.
(2)若角是自变量,常把解析式化为f(x)=Asin(ωx+φ)+B的形式,求得最值.
●题组强化
1.若△ABC的内角满足sinA+sinB=2sinC,则cosC的最小值是 .
【答案】
【解析】由sinA+sinB=2sinC及正弦定理可得a+b=2c,
所以cosC===≥=,
当且仅当3a2=2b2,即=时等号成立,所以cosC的最小值为.
2.在锐角三角形ABC中,已知A=2