【成才之路】2015届高三数学(文理通用)二轮素能训练:专题2 第2讲 三角变换与解三角形]

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专题二 第二讲一、选择题1.若三角形ABC 中,sin(A +B )sin(A -B )=sin 2C ,则此三角形的形状是( ) A .等腰三角形 B .直角三角形 C .等边三角形 D .等腰直角三角形[答案] B[解析] ∵sin(A +B )sin(A -B )=sin 2C ,sin(A +B )=sin C ≠0,∴sin(A -B )=sin(A +B ),∴cos A sin B =0,∵sin B ≠0,∴cos A =0,∴A 为直角.2.在△ABC 中,角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ,若(a 2+c 2-b 2)tan B =3ac ,则角B 的值为( )A.π6B.π3C.π6或5π6D.π3或2π3[答案] D[解析] 由(a 2+c 2-b 2)tan B =3ac 得,a 2+c 2-b 2ac·tan B =3,再由余弦定理cos B =a 2+c 2-b 22ac 得,2cos B ·tan B =3,即sin B =32,∴角B 的值为π3或2π3,故应选D. 3.(文)在△ABC 中,已知b ·cos C +c ·cos B =3a ·cos B ,其中a 、b 、c 分别为角A 、B 、C 的对边,则cos B 的值为( )A.13 B .-13C.223 D .-223[答案] A[解析] 由正弦定理得sin B cos C +sin C cos B =3sin A cos B , ∴sin(B +C )=3sin A cos B , ∴sin A =3sin A cos B , ∵sin A ≠0,∴cos B =13.(理)(2013·东北三省四市联考)在△ABC 中,若tan A tan B =tan A +tan B +1,则cos C 的值是( )A .-23B.22C.12D .-12[答案] B[解析] 由tan A ·tan B =tan A +tan B +1,可得tan A +tan B1-tan A ·tan B =-1,即tan(A +B )=-1,所以A +B =3π4,则C =π4,cos C =22,故选B.4.设tan α、tan β是方程x 2-3x +2=0的两根,则tan(α+β)的值为( ) A .-3 B .-1 C .1 D .3[答案] A[解析] 本题考查了根与系数的关系与两角和的正切公式. 由已知tan α+tan β=3,tan α·tan β=2, 所以tan(α+β)=tan α+tan β1-tan α·tan β=31-2=-3.故选A.[点评] 运用根与系数的关系,利用整体代换的思想使问题求解变得简单.5.(2014·哈三中二模)在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边长分别为a ,b ,c ,且a 2-c 2=2b ,tan Atan C=3,则b 等于( )A .3B .4C .6D .7[答案] B[解析] ∵tan Atan B =3,∴sin A cos C =3sin C cos A ,∴sin B =sin(A +C )=4sin C cos A ,∴b =4c ·b 2+c 2-a 22bc ,∴b 2=2(a 2-c 2)=4b ,∵b >0,∴b =4.6.(文)函数y =cos(x +π2)+sin(π3-x )具有性质( )A .最大值为1,图象关于点(π6,0)对称B .最大值为3,图象关于点(π6,0)对称C .最大值为1,图象关于直线x =π6对称D .最大值为3,图象关于直线x =π6对称[答案] B[解析] y =-sin x +32cos x -12sin x =-3(32sin x -12cos x )=-3sin(x -π6), ∴最大值为3,图象关于点(π6,0)对称.(理)给出下列四个命题:①f (x )=sin(2x -π4)的对称轴为x =k π2+3π8,k ∈Z ;②函数f (x )=sin x +3cos x 最大值为2; ③函数f (x )=sin x cos x -1的周期为2π; ④函数f (x )=sin(x +π4)在[-π2,π2]上是增函数.其中正确命题的个数是( ) A .1 B .2 C .3 D .4[答案] B[解析] ①由2x -π4=k π+π2,k ∈Z ,得x =k π2+3π8(k ∈Z ),即f (x )=sin(2x -π4)的对称轴为x =k π2+3π8,k ∈Z ,正确;②由f (x )=sin x +3cos x =2sin(x +π3)知,函数的最大值为2,正确;③f (x )=sin x cos x -1=12sin2x -1,函数的周期为π,故③错误;④函数f (x )=sin(x +π4)的图象是由f (x )=sin x 的图象向左平移π4个单位得到的,故④错误.二、填空题7.已知△ABC 的一个内角为120°,并且三边长构成公差为4的等差数列,则△ABC 的面积为________.[答案] 15 3[解析] 设三角形的三边长分别为a -4,a ,a +4,最大角为θ,由余弦定理得(a +4)2=a 2+(a -4)2-2a (a -4)·cos120°,则a =10,所以三边长为6,10,14.△ABC 的面积为S =12×6×10×sin120°=15 3.8.(文)(2014·新课标Ⅱ理,14)函数f (x )=sin(x +2φ)-2sin φcos(x +φ)的最大值为________.[答案] 1[解析] ∵f (x )=sin(x +2φ)-2sin φcos(x +φ) =sin(x +φ)·cos φ+cos(x +φ)·sin φ-2sin φcos(x +φ) =sin(x +φ)·cos φ-cos(x +φ)·sin φ =sin x ≤1. ∴最大值为1.(理)(2014·天津理,12)在△ABC 中,内角A 、B 、C 所对的边分别是a 、b 、c ,已知b -c =14a,2sin B =3sin C ,则cos A 的值为________. [答案] -14[解析] ∵2sin B =3sin C ,∴2b =3c , 又∵b -c =14a ,∴b =34a ,c =12a ,∴cos A =b 2+c 2-a 22bc =916a 2+14a 2-a 22×34a ×12a=-14.9.在△ABC 中,(AB →-3AC →)⊥CB →,则角A 的最大值为________. [答案] π6[解析] 由已知可得(AB →-3AC →)·CB →=0,AB →·CB →=3AC →·CB →,由数量积公式可得ac cos B =3ab cos(π-C )=-3ab cos C ,可化为c cos B =-3b cos C ,由正弦定理可得sin C cos B =-3sin B cos C ,化简得sin A =-2sin B cos C ,可得cos C <0,角C 为钝角,角A 为锐角,又sin A =sin(C -B )-sin(C +B ),即有sin A =12sin(C -B )≤12,综上,0<A ≤π6,A 的最大值为π6.三、解答题10.(文)(2014·山东文,17)△ABC 中,角A 、B 、C 所对的边分别为a 、b 、c . 已知a =3,cos A =63,B =A +π2.(1)求b 的值; (2)求△ABC 的面积. [解析] (1)∵cos A =63.0<A <π.∴sin A =33. 又B =A +π2.∴sin B =sin(A +π2)=cos A =63.又a =3.∴由正弦定理得. a sin A =b sin B 即333=b 63∴b =3 2.(2)∵cos B =cos(A +π2)=-sin A =-33,∴在△ABC 中,sin C =sin(A +B )=sin A cos B +cos A sin B =33×(-33)+63×63=13∴S △ABC =12ab sin C =12×3×32×13=322.(理)(2013·陕西理,16)已知向量a =⎝⎛⎭⎫cos x ,-12,b =(3sin x ,cos 2x ),x ∈R ,设函数f (x )=a ·b .(1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π2上的最大值和最小值. [解析] f (x )=a ·b =3sin x cos x -12cos2x=32sin2x -12cos2x =sin(2x -π6)(1)f (x )的最小正周期为T =2π2=π(2)∵x ∈[0,π2],∴2x -π6∈[-π6,5π6],∴sin(2x -π6)∈[-12,1]故当2x -π6=π2即x =π3时,f (x )max =1当2x -π6=-π6即x =0时,f (x )min =-12.一、选择题11.(2013·天津理,6)在△ABC 中,∠ABC =π4,AB =2,BC =3,则sin ∠BAC =( )A.1010B.105C.31010D.55[答案] C[解析] 本题考查了余弦定理、正弦定理. 由余弦定理得AC 2=AB 2+BC 2-2AB ×BC ·cos π4=2+9-2×2×3×22=5,∴AC =5, 由正弦定理,AC sin B =BCsin A ,∴sin A =BC sin BAC =3×225=31010.12.(文)(2014·东北三省三校二模)已知方程|cos x |x =k 在(0,+∞)上有两个不同的解α、β(α<β),则下列的四个命题正确的是( )A .sin 2α=2αcos 2αB .cos2α=2αsin 2αC .sin2β=-2βsin 2βD .cos2β=-2βsin 2β[答案] C[解析] 令y =|cos x |,y =kx ,在同一坐标系中画出它们的图象,如图所示.∵α<β,∴0<α<π2,π2<β<π,检验可知,选C.(理)(2014·新课标Ⅰ理,8)设α∈(0,π2),β∈(0,π2),且tan α=1+sin βcos β,则( )A .3α-β=π2B .3α+β=π2C .2α-β=π2D .2α+β=π2[答案] C[解析] 本题考查了诱导公式以及三角恒等变换.运用验证法. 解法1:当2α-β=π2时,β=2α-π2,所以1+sin (2α-π2)cos (2α-π2)=1-cos2αsin2α=2·sin 2αsin2α=tan α.解法2:∵tan α=sin αcos α=1+sin βcos β,∴sin(α-β)=cos α=sin(π2-α),∵α、β∈(0,π2),∴α-β∈(-π2,π2),π2-α∈(0,π2),∴α-β=π2-α,∴2α-β=π2.13.已知函数f (x )=1+cos2x -2sin 2(x -π6),其中x ∈R ,则下列结论中正确的是( )A .f (x )是最小正周期为π的偶函数B .f (x )的一条对称轴是x =π3C .f (x )的最大值为2D .将函数y =3sin2x 的图象左移π6得到函数f (x )的图象[答案] D[解析] f (x )=cos2x +cos(2x -π3)=cos2x +12cos2x +32sin2x=3sin(2x +π3),故选D.14.(文)函数f (x )=sin(x +π3)+a sin(x -π6)的一条对称轴方程为x =π2,则a =( )A .1 B. 3 C .2 D .3[答案] B[解析] 由题意得f (x )=sin(x +π3)+a sin[(x +π3)-π2]=sin(x +π3)-a cos(x +π3),若x =π2是函数f (x )的图象的一条对称轴,则由对称轴的意义可得f (π2)=cos π3+a sin π3=1+a 2,解得a = 3.(理)在锐角△ABC 中,设x =sin A ·sin B ,y =cos A ·cos B ,则x 、y 的大小关系为( ) A .x ≤y B .x <y C .x >y D .x ≥y[答案] C[解析] y -x =cos A cos B -sin A sin B =cos(A +B ) =cos(π-C )=-cos C ,∵△ABC 为锐角三角形,∴cos C >0, ∴y -x <0,∴y <x .15.已知函数f (x )=sin x +cos x ,g (x )=sin x -cos x ,下列四个命题: ①将f (x )的图象向右平移π2个单位可得到g (x )的图象;②y =f (x )g (x )是偶函数;③y =f (x )g (x )是以π为周期的周期函数;④对于∀x 1∈R ,∃x 2∈R ,使f (x 1)>g (x 2). 其中真命题的个数是( ) A .1 B .2 C .3 D .4[答案] C[解析] ∵f (x )=sin x +cos x =2sin(x +π4),g (x )=sin x -cos x =2sin(x -π4),∴将f (x )的图象向右平移π2个单位,可以得到g (x )的图象,故①为真命题;又y =f (x )·g (x )=sin 2x -cos 2x=-cos2x 为偶函数,故②为真命题;y =f (x )g (x )=sin (x +π4)sin (x -π4)=sin (x +π4)-cos (x +π4)=-tan(x +π4),故其最小正周期为π,∴③为真命题;取x 1=5π4,则f (x 1)=2sin(5π4+π4)=-2,∵∀x 2∈R 都有g (x 2)≥-2,∴不存在x 2∈R ,使f (5π4)>g (x 2),故选C.二、填空题16.(文)在△ABC 中,sin 2C =3sin A sin B +sin 2B ,a =23b ,则角C =________. [答案] π6[解析] 由正弦定理知c 2=3ab +b 2, 所以cos C =a 2+b 2-c 22ab =a 2-3ab2ab=a -3b 2b =23b -3b 2b =32, 又C ∈(0,π),所以C =π6.(理)(2014·福建理,12)在△ABC 中,A =60°,AC =4,BC =23,则△ABC 的面积等于________.[答案] 2 3[解析] 本题考查正弦定理及三角形的面积公式,由正弦定理得,2332=4sin B ,∴sin B =1,∴B =90°,∴AB =2, S =12×23×2=2 3. 三、解答题17.(文)(2013·浙江文,18)在锐角△ABC 中,内角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ,且2a sin B =3b .(1)求角A 的大小;(2)若a =6,b +c =8,求△ABC 的面积.[解析] (1)由2a sin B =3b 及正弦定理a sin A =b sin B ,得sin A =32.因为A 是锐角,所以A =π3.(2)由余弦定理a 2=b 2+c 2-2bc cos A ,得 b 2+c 2-bc =36,即(b +c )2-3bc =36. 又b +c =8,所以 bc =283.由三角形面积公式S =12bc sin A ,得△ABC 的面积为733.(理)(2013·北京理,15)在△ABC 中,a =3,b =26,∠B =2∠A . (1)求cos A 的值; (2)求c 的值.[解析] (1)因为a =3,b =26,∠B =2∠A , 所以在△ABC 中,由正弦定理得3sin A =26sin2A ,所以2sin A cos A sin A =263,故cos A =63.(2)由(1)知cos A =63, 所以sin A =1-cos 2A =33.又因为∠B =2∠A ,所以cos B =2cos 2A -1=13.所以sin B =1-cos 2B =223,在△ABC 中,sin C =sin(A +B ) =sin A cos B +cos A sin B =539.所以c =a sin Csin A=5.18.(文)(2014·唐山市一模)在△ABC 中,角A 、B 、C 的对边分别为a ,b ,c ,且4b sin A =7a .(1)求sin B 的值;(2)若a ,b ,c 成等差数列,且公差大于0,求cos A -cos C 的值. [解析] (1)由4b sin A =7a ,根据正弦定理得4sin B sin A =7sin A , 所以sin B =74. (2)由已知得2b =a +c , 由正弦定理以及(1)得, sin A +sin C =72.① 设cos A -cos C =x ,②①2+②2,得2-2cos(A +C )=74+x 2.③又由条件知a <b <c ,∴A <B <C ,所以0°<B <90°,cos A >cos C , 故cos(A +C )=-cos B =-34,且x >0.代入③式得x 2=74.因此cos A -cos C =72. (理)已知△ABC 中,a ,b, c 分别为角A ,B ,C 的对边,a 2+b 2<c 2,且sin(2C -π2) =12.(1)求角C 的大小; (2)求a +bc的取值范围. [解析] (1)∵a 2+b 2<c 2,∴cos C =a 2+b 2-c 22ab <0,∴π2<C <π,故π<2C <2π,由sin(2C -π2)=12,得cos2C =-12, ∴2C =4π3,即C =2π3; (2)a +b c =sin A +sin B sin C =sin A +sin (π3-A )sin 2π3=12sin A +32cos A 32=23sin(A +π3), 由C =2π3,知0<A <π3,故π3<A +π3<2π3, ∴32<sin(A +π3)≤1, ∴23·32<a +b c ≤23,即1<a +b c ≤233.。