约2640字 第七章 解三角形
一、基础知识
在本章中约定用A,B,C分别表示△ABC的三个内角,a, b, c分别表示它们所对的各边长, 为半周长。
1.正弦定理: =2R(R为△ABC外接圆半径)。
推论1:△ABC的面积为S△ABC=
推论2:在△ABC中,有bcosC+ccosB=a.
推论3:在△ABC中,A+B= ,解a满足 ,则a=A.
正弦定理可以在外接圆中由定义证明得到,这里不再给出,下证推论。先证推论1,由正弦函数定义,BC边上的高为bsinC,所以S△ABC= ;再证推论2,因为B+C= -A,所以sin(B+C)=sinA,即sinBcosC+cosBsinC=sinA,两边同乘以2R得bcosC+ccosB=a;再证推论3,由正弦定理 ,所以 ,即sinasin( -A)=sin( -a)sinA,等价于 [cos( -A+a)-cos( -A-a)]= [cos( -a+A)-cos( -a-A)],等价于cos( -A+a)=cos( -a+A),因为0< -A+a, -a+A< . 所以只有 -A+a= -a+A,所以a=A,得证。
2.余弦定理:a2=b2+c2-2bccosA ,下面用余弦定理证明几个常用的结论。
(1)斯特瓦特定理:在△ABC中,D是BC边上任意一点,BD=p,DC=q,则AD2= (1)
【证明】 因为c2=AB2=AD2+BD2-2AD•BDcos ,
所以c2=AD2+p2-2AD•pcos ①
同理b2=AD2+q2-2AD•qcos , ②
因为 ADB+ ADC= ,
所以cos ADB+cos ADC=0,
所以q×①+p×②得
qc2+pb2=(p+q)AD2+pq(p+q),即AD2=
注:在(1)式中,若p=q,则为中线长公式
(2)海伦公式:因为 b2c2sin2A= b2c2 (1-cos2A)= b2c2 [(b+c) -a2][a2-(b-c) 2]=p(p-a)(p-b)(p-c).
这里
所以S△ABC=
二、方法与例题
1.面积法。
例1 (共线关系的张角公式)如图所示,从O点发出的三条射线满足 ,另外OP,OQ,OR的长分别为u, w, v,这里α,β,α+β∈(0, ),则P,Q,R的共线的充要条件是
2.正弦定理的应用。
例2 △ABC内有一点P,使得 BPC- BAC= CPA- CBA= APB- ACB。
求证:AP•BC=BP•CA=CP•AB。
例3 △ABC的各边分别与两圆⊙O1,⊙O2相切,直线GF与DE交于P,求证:PA BC。
3.一个常用的代换:在△ABC中,记点A,B,C到内切圆的切线长分别为x, y, z,则a=y+z, b=z+x, c=x+y.
例4 在△ABC中,求证:a2(b+c-a)+b2(c+a-b)+c2(a+b-c) ≤3abc.
4.三角换元。
例5 设a, b, c∈R+,且abc+a+c=b,试求 的最大值。
例6 在△ABC中,若a+b+c=1,求证: a2+b2+c2+4abc<
三、基础训练题
1.在△ABC中,边AB为最长边,且sinAsinB= ,则cosAcosB的最大值为__________.
2.在△ABC中,若AB=1,BC=2,则 的取值范围是__________.
3.在△ABC中,a=4, b+c=5, tanC+tanB+ tanCtanB,则△ABC的面积为__________.
4.在△ABC中,3sinA+4cosB=6, 3cosA+4sinB=1,则 =__________.
5.在△ABC中,“a>b”是“sinA>sinB”的__________条件.
6.在△ABC中,sinA+cosA>0, tanA-sinA<0,则角A的取值范围是__________.
7.在△ABC中,sinA= ,cosB= ,则cosC=__________.
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