高中数学2.1.7正余弦定理的应用举例复习学案北师大版必修5

用心爱心专心-1-2.2.2正、余弦定理的应用举例知识梳理1.实际问题数学模型推演理算实际问题的解数学模型的解抽象概括还原说明2.解斜三角形的应用问题，通常需根据题意，从实际问题中抽象出一个或几个三角形，然后通过解这些三角形，得出所要求的量，从而得到实际问题的解，其中建立数学模型的方法是我们的归宿，用数学手段来解决实际问题，是学习数学的根本目的。3.解题应根据已知合理选择正余弦定理，要求算法简洁、算式工整、计算准确。典例剖析题型一正、余弦定理在几何中的应用例1如图所示，已知半圆的直径AB＝2，点C在AB的延长线上，BC＝1，点P为半圆上的一个动点，以DC为边作等边△PCD，且点D与圆心O分别在PC的两侧，求四边形OPDC面积的最大值解：设∠POB＝θ，四边形面积为ｙ，则在△POC中，由余弦定理得：PC2＝OP2＋OC2－2OP·OCcosθ＝5－4cos∴ｙ＝Ｓ△OPC＋Ｓ△PCD＝sin2121＋43(5－4cosθ)＝2sin(θ－3)＋435∴当θ－3＝2即θ＝65时，ｙmax＝2＋435评述：本题中余弦定理为表示△PCD的面积，从而为表示四边形OPDC面积提供了可能，可见正、余弦定理不仅是解三角形的依据，一般地也是分析几何量之间关系的重要公式，要认识到这两个定理的重要性另外，在求三角函数最值时，涉及到两角和正弦公式sin（α＋β）＝sinαcosβ＋cosαsinβ的构造及逆用，应予以重视题型二正、余弦定理在函数中的应用例2如图，有两条相交成60角的直线XX、YY，交点是O，甲、乙分别在OX、OY上，起初甲离O点3千米，乙离O点1千米，后来两人同时用每小时4千米的速度，甲沿XX方向，乙沿YY方向步行，（1）起初，两人的距离是多少？（2）用包含t的式子表示t小时后两人的距离；（3）什么时候两人的距离最短？解：（1）设甲、乙两人起初的位置是A、B，则2222cos60ABOAOBOAOBXXYYBQPOA用心爱心专心-2-2213123172，∴起初，两人的距离是7．（2）设甲、乙两人t小时后的位置分别是PQ、，则4APt，4BQt，当304t时，2222(34)(14)2(34)(14)cos6048247PQtttttt；当34t时，2222(43)(14)2(43)(14)cos12048247PQtttttt，所以，248247PQtt．（3）22214824748()44PQttt，∴当14t时，即在第15分钟末，PQ最短。答：在第15分钟末，两人的距离最短。评析：（2）中，分0t43和t43两种情况进行讨论，但对两种情形的结果进行比较后发现，目标函数有统一的表达式，从而（3）中求最值是对这个统一的表达式进行运算的。备选题正、余弦定理的综合应用例3如图，已知△ABC是边长为1的正三角形，M、N分别是边AB、AC上的点，线段MN经过△ABC的中心G，设MGA＝（233）（1）试将△AGM、△AGN的面积（分别记为S1与S2）；表示为的函数，（2）求y＝221211SS＋的最大值与最小值。解析：（1）因为G是边长为1的正三角形ABC的中心，所以AG＝233323＝，MAG＝6，由正弦定理GMGAsinsin66＝（－－）得3GM6sin6＝（＋），则S1＝12GMGAsin＝sin12sin6（＋）。同理可求得S2＝sin12sin6（－）。（2）y＝221211yy＋＝222144sinsinsin66〔（＋）＋（－）〕＝72（3＋cot2）因为233，所以当＝3或＝23时，y取得最大值ymax＝240，当＝2时，y取得最小值ymin＝216。ABCMND用心爱心专心-3-点评：三角函数有着广泛的应用，本题就是一个典型的范例。通过引入角度，将图形的语言转化为三角的符号语言，再通过局部的换元，又将问题转化为我们熟知的函数4()fttt，这些解题思维的拐点。点击双基1．在△ABC中，70,50sin2,10sin4Cba，则△ABC的面积为（）A.81B.41C.21D.1解：SABC=Cabsin21=4sin10sin50sin70=4cos20cos40cos80=20sin20sin80cos40cos20cos4=20sin80cos40cos40sin2=20sin2160sin=21答案：C2.如图所示:在一幢20m高的楼顶A测得对面一塔顶C的仰角为60,塔基D的俯角为45,则这座塔的高是()A.203mB.103mC.(10+103)mD.(20+203)m解：可知BAD=45,AE=20,AB=20,BAC=60,CB=ABtan60=203所以这座塔的高CD=(20+203)m答案：D3．在△ABC中，根据下列条件解三角形，则其中有两个解的是（）A．b=10，A=45°，B=70°B．a=60，c=48，B=100°C．a=7，b=5，A=80°D．a=14，b=16，A=45°解：A,B可根据余弦定理求解，只有一解，选项C中，A为锐角，且ab,只有一解.选项D中bsinAab所以有两个解。答案：D4.一船向正北航行，看见正西方向有相距10海里的两个灯塔恰好与它在一条直线上，继续航行半小时后，看见一灯塔在船的南偏西600，另一灯塔在船的南偏西750，则这艘船是每小时航行____。解：10海里5．某人站在山顶向下看一列车队向山脚驶来，他看见第一辆车与第二辆车的俯角差等于他看见第二辆车与第三辆车的俯角差，则第一辆车与第二辆车的距离1d与第二辆车与第三辆车的距离2d之间的关系为（）A.21ddB.21ddC.21ddD.不能确定大小解：依题意知BC=2d,CD=1d,BAC=CAD.△ABC中BACBACBCsinsin,CAEBDDCBAE用心爱心专心-4-△ACD中ADEACADCACDACCDsinsinsin,BADEsinsinBCCD,即21dd答案：C课后作业1.有一长为1公里的斜坡，它的倾斜角为20°，现要将倾斜角改为10°，则坡底要伸长（）A.1公里B.sin10°公里C.cos10°公里D.cos20°公里答案：A2.边长分别为5，7，8的三角形的最大角与最小角的和是（）A.90B.120C.135D.150解：用余弦定理算出中间的角为60.答案：B3.下列条件中，△ABC是锐角三角形的是（）A.sinA+cosA=51B.AB·BC＞0C.tanA+tanB+tanC＞0D.b=3，c=33，B=30°解：由sinA+cosA=51得2sinAcosA=－2524＜0，∴A为钝角.由AB·BC＞0，得BA·BC＜0，∴cos〈BA，BC〉＜0.∴B为钝角.由tanA+tanB+tanC＞0，得tan（A+B）·（1－tanAtanB）+tanC＞0.∴tanAtanBtanC＞0，A、B、C都为锐角.由Bbsin=Ccsin，得sinC=23，∴C=3π或3π2.答案：C4、已知锐角三角形的边长分别为1，3，a，则a的范围是（）A．10,8B．10,8C．10,8D．8,10解：22223131aa8a10答案：B5.某市在“旧城改造”中计划内一块如图所示的三角形空地上种植草皮以美化环境，已知这种草皮每平方米a元，则购买这种草皮至少要（）A．450a元B．225a元C．150a元D.300a元解：S=21150sin3020=150购买这种草皮至少要150a元答案：C6.甲船在岛B的正南方A处，AB＝10千米，甲船以每小时4千米的速度向正北航行，同时乙20米30米150°用心爱心专心-5-船自B出发以每小时6千米的速度向北偏东60°的方向驶去，当甲，乙两船相距最近时，它们所航行的时间是（）A．7150分钟B．715分钟C．21.5分钟D．2.15分钟解：设航行时间为t小时，则两船相距120cos)6)(410(2)6()410(22tttt=10020282ttt=-145小时=7150分钟答案：A7.飞机沿水平方向飞行，在A处测得正前下方地面目标C得俯角为30°，向前飞行10000米，到达B处，此时测得目标C的俯角为60°，这时飞机与地面目标的水平距离为（）A．5000米B．50002米C．4000米D．24000米解：A=30°,DBC=60°,AB=1000.30BCDCB=10000.BD=5000答案：A8如图，△ABC是简易遮阳棚，A、B是南北方向上两个定点，正东方向射出的太阳光线与地面成40°角，为了使遮阴影面ABD面积最大，遮阳棚ABC与地面所成的角为A75°B60°C50°D45°解：作CE⊥平面ABD于E，则∠CDE是太阳光线与地面所成的角，即∠CDE=40°，延长DE交直线AB于F，连结CF，则∠CFD是遮阳棚与地面所成的角，设为α要使S△ABD最大，只需DF最大在△CFD中，40sinCF=）（140sinDF∴DF=40sin140sin）（CF∵CF为定值，∴当α=50°时，DF最大答案：C二．填空题9.某船在海面A处测得灯塔C与A相距310海里，且在北偏东030方向；测得灯塔B与A相距615海里，且在北偏西075方向。船由A向正北方向航行到D处，测得灯塔B在南偏西060方向。这时灯塔C与D相距海里答案：310地面DCBA地面EFDCBA1545ACBD图1图2用心爱心专心-6-10.在△ABC中，已知Bbxa,2,60°，如果△ABC两组解，则x的取值范围是解：asinBba,即xsin602x3342x答案：3342x11．一船以每小时15km的速度向东航行,船在A处看到一个灯塔B在北偏东60，行驶4h后，船到达C处，看到这个灯塔在北偏东15，这时船与灯塔的距离为km答案：302三．解答题12.某人在M汽车站的北偏西20的方向上的A处，观察到点C处有一辆汽车沿公路向M站行驶。公路的走向是M站的北偏东40。开始时，汽车到A的距离为31千米，汽车前进20千米后，到A的距离缩短了10千米。问汽车还需行驶多远，才能到达M汽车站？解：由题设，画出示意图，设汽车前进20千米后到达B处。在ABC中，AC=31，BC=20，AB=21，由余弦定理得cosC=BCACABBCAC2222=3123,则sin2C=1-cos2C=231432,sinC=31312,所以sinMAC=sin（120-C）=sin120cosC-cos120sinC=62335在MAC中，由正弦定理得MC=AMCMACACsinsin=233162335=35从而有MB=MC-BC=15答：汽车还需要行驶15千米才能到达M汽车站。13．如图，为了解某海域海底构造，在海平面内一条直线上的A，B，C三点进行测量，已知50ABm，120BCm，于A处测得水深80ADm，于B处测得水深200BEm，于C处测得水深110CFm，求∠DEF的余弦值。解：作//DMAC交BE于N，交CF于M．用心爱心专心-7-22223017010298DFMFDM，222250120130DEDNEN，2222()90120150EFBEFCBC．在DEF中，由余弦定理，2222221301501029816cos2213015065DEEFDFDEFDEEF14.在ABC中，角A、B、C的对边分别为a、b、c，22sin3cosCC7c，又ABC的面积为332.（1）求角C的大小；（2）求ab的值.解：（1）由已