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初中数学竞赛专题选讲《解三角形》

初中数学竞赛专题选讲《解三角形》
初中数学竞赛专题选讲《解三角形》

一、内容提要

1. 由三角形的已知元素,求出所有未知元素的过程叫做解三角形.

2. 解直角三角形所根据的定理 (在Rt △ABC 中,∠C=Rt ∠).

① 边与边的关系: 勾股定理----――c 2=a 2+b 2

. ② 角与角的关系:两个锐角互余----∠A+∠B=Rt ∠ ③ 边与角的关系:(锐角三角函数定义)

SinA=

c a , CosA=c b , tanA=b a , CotA=a

b

. ④ 互余的两个角的三角函数的关系:

Sin(90

-A)= CosA , Cos(90

-A)= SinA , tan(90

-A)= CotA, Cot(90

-A)= tanA. ⑤ 特殊角的三角函数值:

锐角的正弦、正切随着角度的增大而增大(即增函数);余弦、余切随着角度的增大而减小(即减函数).

3. 解斜三角形所根据的定理 (在△ABC 中)

① 正弦定理:

SinC

c

SinB b SinA a =

==2R. (R 是△ABC 外接圆半径). ② 余弦定理: c 2

=a 2

+b 2

-2abCosC ; b 2

=c 2

+a 2

-2ca CosB ; a 2

=c 2

+b 2

-2cbCosA. ③ 互补的两个角的三角函数的关系:

Sin(180

-A)= sinA , Cos(180

-A)= - cosA , tan(180

-A)=-cotA , cotA(180

-A)=-tanA. ④ S △ABC =

21absinC=21bcsinA=2

1

casinB. 4. 与解三角形相关的概念:水平距离,垂直距离,仰角,俯角,坡角,坡度,象限角,

方位角等. 二、例题

例1. 已知:四边形ABCD 中,∠A =60

,CB ⊥AB ,CD ⊥AD ,CB =2,CD =1.

求:AC 的长.

解:延长AD 和BC 相交于E ,则∠E =30 .

在Rt △ECD 中,∵sinE=CE

CD

, ∴CE=

30

sin 1=1÷21

=2. EB =4. 在Rt △EAB 中, ∵tanE=EB

AB

,

∴AB=EBtan30。

=3

3

4.

根据勾股定理AC =223

342)+(

=2132

. 又解:连结BD ,设AB 为x ,AD 为y.

根据勾股定理 AC 2=x 2+22=y 2+12

.

根据余弦定理BD 2

=x 2

+y 2

-2xyCos60 =22

+12

-2×2×1Cos120 .

得方程组 ?????=+-+=+-.

07032222xy y x y x ,

解这个方程组, 得 x=

3

3

4. (以下同上一解) 例2. 已知:如图,要测量山AB 的高,在和B 同一直线上的C ,D 处,分别测得对A 的仰

角的度数为n 和m ,CD=a. 试写出表示AB 的算式. 解:设AB 为x ,BD 为y.

在Rt △ABD 和Rt △ABC 中,

??

?=+=.cot cot n x a y m x y ,

xCotm=xCotn -a .

∴ x=

Cotm

Cotn a

-.

答:山高AB =Cotm

Cotn a

-.

例3. 已知:四边形ABCD 中,∠ABC =135 ,∠BCD =120

,CD =6,AB =6,

BC =5-3.

求:AD 的长. (1991年全国初中数学联赛题)

B

解:作AE ∥BC 交CD 于E , BF ⊥AE 于F , CG ⊥AE 于G..

在Rt △ABF 中,

BF =6Sin45 =3, AF =BF =3

在Rt △CGE 中, GE =CGtan30 =3×

3

3

=1, ∴CE =2, ED =4.

∴AE=3+5-3+1=6, ∠AED =120 . 在△AED 中,根据余弦定理,得 AD 2

=62

+42

-2×6×4Cos120 =76.

∴AD =219.

例4. 如图,要测量河对岸C ,D 两个目标之间的距离,在A ,B 两个测站,测得平面角∠CAB =30 ,∠CAD =45 ,∠DBC =75 ,∠DBA =45 ,AB =3. 试求C ,D 的距离.

解:在△ABC 中,

∵∠ACB =∠CAB =30 ,

∴BC =AB =3, ∴AC =23cos30 =3. 在△ABD 中,∠ADB =60 由正弦定理,

45sin AD =

60

sin AB

, AD =

60

sin AB ×sin45

=3÷23×22=2. 在△ACD 中,由余弦定理,得

CD 2

=32

+(2)2

-2×3×2Cos45

=5

∴CD =5.

例5. 已知:O 是凸五边形ABCDE 内的一点且

∠1=∠2,∠3=∠4,∠5=∠6,∠7=∠8. 求证:∠9和∠10相等或互补

(1985年全国初中数学联赛题)

证明:根据正弦定理,得

5

sin 4sin 3sin 2sin 1sin 10sin OA OD

OC OC OB OB =

==== =9

sin 8sin 7sin 6sin OA OE OE OD =

==. ∴sin10=sin9

∴∠9和∠10相等或互补. 例6. 已知:二次方程mx 2

-(m -2)x+

4

1

(m -1)=0两个不相等的实数根,恰好是直角三角形两个锐角的正弦值.

求:这个直角三角形的斜边与斜边上的高的比. 解:作Rt △ABC 斜边上的高CD.

则sinA=AC CD , sinB=BC

CD

.

∵sinA 和 sinB 是方程的两根,

根据韦达定理,得

sinA+ sinB=m m 2

-; (1)

sinA sinB=m

m 41

- . (2)

即AC CD BC CD =m

m 41-. (3) (1)2-2(2)得: (sinA)2+(sinB)2

=(m m 2-)2-m

m 21-.

∵sinB=cosA, 且 (sinA)2

+( cosA)2

=1, ∴(

m m 2-)2-m

m 21

-=1, m 2

+7m -8=0, ∴m=1, m=-8.

由(3)AC CD BC CD

=AB CD ABCD CD 2

==m

m 41-.

CD AB =1

4-m m . 当 m=1 时,没有意义; 当m=-8时,

CD AB =9

32

. 即直角三角形斜边与斜边上的高的比是32∶9.

三、练习 1. 填空:

① 如果从点A 对着点B 测得仰角是60

,那么从点B 对着点A 测得的俯角是__度.

② 点C 在点D 的南偏东25

,那么点D 在C 的方向是______.

③ 斜坡AB 的坡角是30 ,那么AB 的坡度i=1∶___. ④ 锐角A >45 ,那么下列函数的取值范围是:

SinA_____, CosA_____, tanA_______,cotA________. ⑤ 已知:30 <∠A <60 ,那么如下的函数的取值范围是

∠A 的余弦________,∠A 的正切_______.

2. 已知:△ABC 中,∠B =45 ,AC =7,点D 在BC 上,CD =3, D =5.

求AB 的长.

3. 如图观测塔AB 的高为a 米,从塔顶A 测得地面上 同一方向上的两个目标C ,D 的俯角分别是30 和45 ,

求CD 的距离.

4. 船A 在船B 的正北,它们同时向东航行,时速分别是15和20海里,3小时后,船B 在船A 的东南,问这时两船相距多远?

5. 一只船向南航行,出发前在灯塔A 的北偏东30 ,相距15海里,2小时后,灯塔在船的北偏西60 ,求船的航行速度.

6. 如图要测量建筑物AB 的高,先在楼下C 测得对顶端A 的 仰角为45

,然后在楼上D 测得对A 的仰角为30

,已知 楼高CD=m 米,求AB.

7. 已知:△ABC 中,a=21, b=17, c=10. 求:S △ABC .

8. 已知:△ABC 中,SinA ∶ SinB ∶SinC=3∶5∶7.

求:△ABC 的最大角的度数.

9. 船B 在艇A 的方位角120 ,相距24海里处,发出呼救,报告说:它沿着方位角240 的方向前进,速度是每小时9海里. A 艇以最快的时速21海里赶去营救,问应沿什么方向,

要经过几小时才能靠近船B ? 10. 已知:锐角三角形ABC 的外接圆直径AE 交BC 于D. 求证:tanB ×tanC=AD ∶DE

提示:作BC 边的高AF(h)并延长交圆于G,连结GE

11. 已知:△ABC 中,∠A=45

,AB=6,BC=2,不用正弦定理能解答这个三角形吗?如不

能,说明理由;如能请解这个三角形.

(1981年福建省初中数学联赛题)

12. 如图已知:ABCD 为圆内接四边形,过AB 上一点M 引MP ,MQ ,MR 分别垂直于BC ,CD ,AD ,连结PR 和MQ 交于N.

j

30

45

A B

D

A B

C

E

D A B C F G

求证:

MA

BM

NR PN =

. (1983年福建省初中数学联赛题)

13. 如图已知:锐角△ABC 中,AC=1,AB=c ,△ABC 的外接圆半径R ≤1.

求证: Cos

练习题参考答案

1①60 ②北偏西25 ③3 ④大于

221;小于22

1;大于1;小于1 ⑤

21

3

3

2

6

5. 3. CD=(3-1)a 4. 152 5. 53

6.

2

)33(m

+ 7. 用公式S △=))()(-S(S c S b S a --,其中S=

2

c

b a ++或先求最大边的高为8, S △=

2

1

×21×8=84 . 8. 由正弦定理得a ∶b ∶c=3∶5∶7 ,CosC=-

2

1

,∠C=120度 9. 应沿方位角141度48分的方向, 1小时可到达

10. 左边=

=?=?=FG

h h FC BF h FC h BF h 2

2…

11.可由余弦定理求AC=3+1,∠C=120或60度……

或AC=3-1,∠B=15或75度……

4. 由正弦定理PN=① MA MR MNP S MP in , NR=② MB MP

MNP S MR in ,①÷②即可

5. 由正弦定理1<2R 2B S 1≤=in , 2

1

≤SinB<1 , 30 ≤B<90

0

3, 由余弦定理1-a 2-c 2+3ac ≥0①,a 2+c 2

-1>0②……

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