几何第08讲 几何不等式(2)

中国计量学院 吴跃生几何问题中出现的不等式称为几何不等式．证明几何不等式的方法大致可分为三种方法：几何方法、代数方法和三角方法．记号约定：在ABC V 中，,,a b c 表示三边长；,,A B C 表示对应角；s 表示半周长；,,a a a h t m 分别表示a 边上的高、内角平分线长、中线长；R 和r 分别表示ABC V 的外接圆半径和内接圆半径；S 表示ABC V 的面积．设P 是ABC V 内任意一点，记123,,PA R PB R PC R ===；点P 到三边,,BC CA AB 的距离分别记为123,,r r r ；记,,BPC CPA ABC αβγ∠=∠=∠=；,,BPC CPA ABC ∠∠∠的内角平分线长分别记为123,,w w w ．一、距离不等式与化直法仅仅涉及线段长度的几何不等式称为距离不等式．1． 设,,a b c 是ABC V 的边长，求证：2a b c b c c a a b++<+++． ２． 已知：在ABC V 中，c 是最小边，P 是ABC V 内任意一点，求证：PA PB PC a b ++<+． （冷岗松） 加强：在ABC V 中，c 是最小边，P 是ABC V 内任意一点，求证：存在(01)p p λλ<<，使得(1)[min(,)]p PA PB PC a b a b c λ++<+---． （鱼儿）3． 设a 是ABC V 的最大边，O 是ABC V 内任意一点，设直线AO BO CO 、、与ABC V 的三边分别交于点P Q R 、、，证明：OP OQ OR a ++<．二、托勒密(Ptolemy)定理及其应用托勒密定理：在凸四边形ABCD 中，有AB CD AD BC AC BD ⋅+⋅≥⋅，当且仅当四边形ABCD 是圆内接四边形时等号成立．下面各例中的不等式的等号成立的条件，请读者自行判明，不再赘述．1． 242b c m m a bc ≤+(1993年，陈计)对偶式：22242449b c m m a b c bc ≥--+．(1992年，陈计)注：中线长公式a m = 2． 2cb a bm cm am +≥．（1996年，吴跃生）推论 ()()()2220a b c m bc a m ca b m ab c -+-+-≥．3． ()1232a b c am bm cm R R R a b c++++≥++．（1995年，吴跃生） 4．31212332a b c R R R r h r h r h ++≥+++．（1995年，吴跃生） 三、关于三角形边长、面积的不等式1． 魏森伯克()Weitzenbock &&不等式： 设,,a b c 是三角形的三边长，S 是三角形的面积，则有222a b c ++≥．2． 费因斯列尔－哈德维格（-Finsler Hadweiger ）不等式： 设,,a b c 是三角形的三边长，S 是三角形的面积，则有()()()222222a b c a b b c c a ++≥+-+-+-．3． 设,,a b c 是ABC V 的三边长，求证： ()()()()()()222222222222b c a c a b a b c b c a c a b a b c +-+-+-≥+-+-+-4．（Catulan 不等式）： 设,,a b c 是三角形的三边长， 则有222()()()0a b a b b c b c c a c a -+-+-≥． (IMO24)推广1 ()()()0(2)p p p a b a b b c b c c a c a p -+-+-≥≥；当0p ≤时，不等号反向．推广2 设四边形ABCD 有内切圆，且其边长分别为,,,a b c d ，则有 ()2222()()()0a b a b b c b c c d c d d a d a -+-+-+-≥．四、关于费尔马（Fermat ）点的不等式费尔马问题：给定平面上的三点,,A B C ，在点,,A B C 所在平面上求一点P ，使得PA PB PC ++最小．PA PB PC ++取最小值时的点P 称为的费尔马点．结论1 当ABC V 的各内角都小于120o时，费尔马点P 在ABC V 内部，且有120BPC CPA APB ∠=∠=∠=o ；当ABC V 的最大内角不小于120o 时，费尔马点P 与ABC V 的钝角顶点重合．结论2 费尔马极值公式：f PA PB PC =++=． 注 在本节例题和习题中，为证明方便计，仅考虑ABC V 的各内角都小于120o 的情形，但有许多结论对于ABC V 的最大内角不小于120o 时仍然成立．张角定理 在ABC V ，设D 是BC 上任意一点，则有sin sin sin BAC BAD CAD AD AC AB∠∠∠=+． 1． 设P 是ABC V 的费尔马点，过点P 的Ceva 线长分别记为,,a b c ff f ，则有（1）2f ≥，（2）a b b c c a f f f f f f ++≥．（3）)a b c f ++≤， (1994年，吴跃生) (4) f ≤(1994年，吴跃生) (5) 111f f f sa b c ++≥．(1994年，吴跃生) 2．设P 是ABC V的费尔马点，则有312r r r a b c ++≤ (1997年，刘健提出，吴跃生证明) 推广：设P 是ABC V 内任意一点，则有3121cot cot cot 2222r r r a b c αβγ⎛⎫++≤++ ⎪⎝⎭． (1999年，吴跃生) 再推广：设P 是凸n 边形12n A A A L 内任意一点，记1i i i A A a +=，1i i i A PA α+∠=，并记点P 到边1i i A A +的距离分别为i r ，其中12i n =L ，，，，，11n A A +=，则有 111cot 22nn i i i i i r a α==≤∑∑． (1999年，吴跃生)五、嵌入不等式三角形嵌入不等式（简称嵌入不等式）在几何不等式的研究中起者极其重要的作用，是产生新的几何不等式的一个源头，因此，人们也把它称为“母不等式”．定理（嵌入不等式）对于任意ABC ∆和任意实数,,x y z ，有2222cos 2cos 2cos x y z yz A zx B xy C ++≥++，等号成立当且仅当::sin :sin :sin x y z A B C =．简证 左边—右边=()()22cos cos sin sin 0x y C z B y C z B --+-≥三角形嵌入不等式的等价形式： 1． ()34a ab bc c t t t t t t aa bb cc ''''''++≤++． 2． ()22222212313R R R a b c ++≥++． 3． 31223311234r r r R R R R R R ++≤+++． （刘健提出，吴跃生证明）32≤． （吴跃生提出并证明） 4．（关于三角形边长的嵌入不等式） 设,,a b c 是任意三角形的三边长， ,,x y z 是任意三个实数，求证：()()()()()()2220a x y x z b y z y x c z x z y --+--+--≥．类似问题：设,,,x y z R R λ+∈∈， 则有()()()()()()0x x y x z y y z y x z z x z y λλλ--+--+--≥．（Schur 不等式）。

几何不等式知识定位不等式是初中数学竞赛比较重要的一个知识点，在历年竞赛中占据非常大比例，几何不等式就其形式来说不外乎分为线段不等式、角不等式以及面积不等式三类，在解题中不仅要用到一些有关的几何不等式的基本定理，还需用到一些图形的面积公式。

本文归纳总结了几何不等式的若干性质及定理，将通过例题来说明这些方法的运用。

知识梳理1、几何不等式定理：几何不等式就其形式来说不外乎分为线段不等式、角不等式以及面积不等式三类，在解题中不仅要用到一些有关的几何不等式的基本定理，还需用到一些图形的面积公式。

下面先给出几个基本定理：定理1在三角形中，任两边之和大于第三边，任两边之差小于第三边．定理2同一个三角形中，大边对大角，小边对小角，反之亦然．定理3在两边对应相等的两个三角形中，第三边大的，所对的角也大，反之亦然．定理4三角形内任一点到两顶点距离之和，小于另一顶点到这两顶点距离之和．定理5自直线l外一点P引直线l的斜线，射影较长的斜线也较长，反之，斜线长的射影也较长．说明：如图2-135所示．PA，PB是斜线，HA和HB分别是PA和PB在l上的射影若HA＞HB，则PA＞PB；若PA＞PB，则HA＞HB．事实上，由勾股定理知：PA2-HA2=PH2=PB2-HB2，所以PA2-PB2=HA2-HB2．从而定理容易得证．定理6 在△ABC中，点P是边BC上任意一点，则有PA≤max｛AB，AC｝，当点P为A 或B时等号成立．说明 max｛AB，AC｝表示AB，AC中的较大者，如图2-136所示，若P在线段BH上，则由于PH≤BH，由上面的定理5知PA≤BA，从而PA≤max｛AB，AC｝．同理，若P在线段HC上，同样有PA≤max｛AB，AC｝例题精讲【试题来源】【题目】在锐角三角形ABC中，AB＞AC，AM为中线，P为△AMC内一点，证明：PB＞PC 【答案】如下解析【解析】证：在△AMB与△AMC中，AM是公共边，BM=MC，且AB＞AC，由定理3知，∠AMB＞∠AMC，所以∠AMC＜90°过点P作PH⊥BC，垂足为H，则H必定在线段BM的延长线上．如果H在线段MC内部，则BH＞BM=MC＞HC．如果H在线段MC的延长线上，显然BH＞HC，所以PB＞PC．【知识点】几何不等式【适用场合】当堂例题【难度系数】3【试题来源】【题目】已知P是△ABC内任意一点（1）求证：1/2（a+b+c）<PA+PB+PC<a+b+c（2）若△ABC为正三角形，且边长为1，求证：PA+PB＋PC＜2【答案】如下解析【解析】证明：（1）由三角形两边之和大于第三边得PA＋PB＞c，PB＋PC＞a，PC＋PA＞b 把这三个不等式相加，再两边除以2，便得PA+PB＋PC>1/2（a+b+c）又由定理4可知PA＋PB＜a＋b， PB＋PC＜b＋c，PC+PA＜c＋a．把它们相加，再除以2，便得PA＋PB＋PC＜a＋b＋c．所以1/2（a+b+c）<PA+PB+PC<a+b+c（2）过P作DE∥BC交正三角形ABC的边AB，AC于D，E，于是PA＜max｛AD，AE｝＝AD，PB＜BD＋DP，PC＜PE＋EC，所以PA＋PB＋PC＜AD＋BD＋DP＋PE＋EC=AB＋AE＋EC=2．【知识点】几何不等式【适用场合】当堂练习【难度系数】3【试题来源】【题目】如图，在线段BC同侧作两个三角形ABC和DBC，使得AB=AC，DB＞DC，且AB＋AC=DB ＋DC．若AC与BD相交于E，求证：AE＞DE【答案】如下解析【解析】证：在DB上取点F，使DF=AC，并连接AF和AD．由已知2DB＞DB+DC=AB+AC=2AC，所以 DB＞AC．由于DB＋DC=AB＋AC=2AC，所以DC＋BF=AC=AB．在△ABF中，AF＞AB-BF=DC．在△ADC和△ADF中，AD=AD，AC=DF，AF＞CD．由定理3，∠1＞∠2，所以AE＞DE【知识点】几何不等式【适用场合】当堂例题【难度系数】3【试题来源】【题目】设G是正方形ABCD的边DC上一点，连结AG并延长交BC延长线于K，求证：1/2（AG+AK）>AC【答案】如下解析【解析】证如图，在GK上取一点M，使GM=MK，则1/2（AG+AK）=AM在Rt △GCK 中，CM 是GK 边上的中线， 所以∠GCM=∠MGC ．而∠ACG=45°，∠MGC ＞∠ACG ， 于是∠MGC ＞45°，所以∠ACM=∠ACG ＋∠GCM ＞90°．【知识点】几何不等式 【适用场合】当堂练习题 【难度系数】3【试题来源】【题目】设h a 、h b 、h c 是ΔABC 三边上的高，求证：12＜h a ＋h b ＋h ca ＋b ＋c ＜1【答案】如下解析【解析】 证明：在Rt ΔADC 中，∵AC ＞AD ，∴b ＞h a ．同理可证：c ＞h b ，a ＞h c ，∴h a ＋h b ＋h c ＜a ＋b ＋c ，h a ＋h b ＋h ca ＋b ＋c ＜1．（1）设ΔABC 的垂心为H 点，∵HA ＋HF ＞AF ，HF ＋HB ＞FB ，HB ＋HD ＞BD ， HD ＋HC ＞CD ，HC ＋HE ＞CE ，HE ＋HA ＞EA ，上述六个式子相加得，2(h a ＋h b ＋h c )＞a ＋b ＋c ， 则得，h a ＋h b ＋h c a ＋b ＋c ＞12 （2）由（1）、（2）∴12＜h a ＋h b ＋h c a ＋b ＋c＜1． 【知识点】几何不等式 【适用场合】当堂例题 【难度系数】4【试题来源】【题目】ΔABC 中，∠A ＞90°，AD ⊥BC 于D ．求证：AB ＋AC ＜AD ＋BC【答案】如下解析【解析】 证明：（法一）在BC 上取点E ，使BE ＝AB ，在AC 上取点F ，使AF ＝AD ，连结AE 、EF 、DF ．则∠BEA ＝∠BAE ＝90°－12∠B ． ∠1＝90°－∠BEA ， ∴∠1＝12∠B ，又∠A ＞90°， ∴∠DAC ＞∠B ∴∠2＞∠1， ∵AD ＝AF ，AE ＝AE∴DE ＜EF ，且∠ADF ＝∠AFD ， ∴∠EDF ＞∠EFD ，∵∠ADE ＝∠ADF ＋∠EDF ＝90°， ∴∠AFE ＝∠AFD ＋∠EFD ＜90°， ∴∠EFC ＞90°．∴在ΔEFC 中，EF ＞FC ．即BC －AB ＞AC －AD ∴AB ＋AC ＜AD ＋BC（法二）以A 为顶点，AB 为一边，作∠GAB ＝90°．∵∠A ＞90°，∴AG 在∠BAC 内部，ABCD21FA B C DE∵AD ⊥BC ，AB ⊥AG ，∴BG 2＝AB 2＋AG 2 （1），BG ·AD ＝AB ·AG （2） (1)＋(2)×2得BG 2＋2BG ·AD ＝(AB ＋AG )2．∴(BG ＋AD )2＞(AB ＋AG )2，即BG ＋AD ＞AB ＋AG ， 在ΔAGC 中，GC ＞AC －AG ．∴BG ＋AD ＋GC ＞AB ＋AG ＋AC －AG ， 即AB ＋AC ＜AD ＋BC ．【知识点】几何不等式 【适用场合】当堂练习题 【难度系数】4【试题来源】【题目】在锐角三角形ABC 中，AH 是其最大的高，BM 是AC 边上的中线，且AH ＝BM ，证明：∠B ≤60°【答案】如下解析【解析】 证明：延长BM 至D ，使DM ＝BM ，连结AD ，则ΔADM ≌ΔCBM ．∴AD ＝BC ， ∠D ＝∠CBM ．∵AH 是ΔABC 最大的高，又三角形的一边与这条边上的高的乘积是定值， ∴BC 是ΔABC 最小的边． ∴BC≤AB ，AD≤AB ．∴∠CBM ＝∠D≥∠ABM ，过点M 作MN ⊥BC 于N ，则MN ∥AH ． ∵AH ＝BM ， ∴MN ＝12BM ． ∴∠CBM ＝30°．∵∠B ＝∠ABM ＋∠CBM≤30°＋30°＝60°．即∠B≤60°（当三角形为等腰三角形时，等号成立）ABCDG【知识点】几何不等式【适用场合】当堂例题 【难度系数】4【试题来源】【题目】在ΔABC 中，∠A ＝90°，AD ⊥BC 于D ，ΔPQR 是它的任一内接三角形．求证：PQ ＋QR ＋RP ＞2AD ．【答案】如下解析【解析】 证明：作点Q 关于AB 、AC 的对称点Q '、Q "，连PQ '，RQ "，AQ ，AQ '，AQ "．显然，PQ '＝PQ ，RQ "＝RQ ，AQ '＝AQ ＝AQ "．∠Q 'AB ＝∠QAB ，∠Q "AC ＝∠QAC ， 而∠BAC ＝∠BAQ ＋∠CAQ ＝90°， ∴∠Q 'AQ "＝2∠BAC ＝180°．即Q '、A 、Q "三点在一条直线上．∴PQ ＋QR ＋RP ＝Q 'P ＋PR ＋RQ "≥Q 'Q "＝2AQ ． ∵AD ⊥BC ， ∴AQ ≥AD ．故PQ ＋QR ＋RP ＞2AD ．BA BCDPRQ【知识点】几何不等式 【适用场合】当堂练习题 【难度系数】3【试题来源】【题目】2×3的矩形内放入两个与此矩形相似的互不重叠的小矩形．且每个矩形的边与大矩形的边平行，求两个矩形周长之和的最大值． 【答案】403【解析】 解：这两个小矩形可以都竖放，或都横放，或一横一竖放．（1）都竖放：宽＝2×23＝43，两个矩形周长＝8＋163＝403．（图1） （2）都横放，一个在另一个上面：设一个矩形的宽为x ，另一个为2－x ，则周长＝2(x ＋2－x )＋2×32×2＝10．（图2） 都横放，并排放置：周长＝3×2＋2×2＝10，（图3） （3）一横放一竖放，左边一个宽x ，右边一个长y ，则x ＋y ≤3，32x ≤2，23y ≤2．周长＝2(52x ＋53y )＝2×53(x ＋y )＋2×56x ≤12＋29．（图4） 即最大值为403．【知识点】几何不等式【适用场合】当堂例题 【难度系数】5"图2图3图4图1【试题来源】【题目】试证：锐角三角形的内接三角形中，以垂足三角形的周长最小 【答案】如下解析【解析】 证明：1︒ 先在BC 上任取一点D ，固定D ，求出以D 为一个顶点⊿ABC 的内接三角形中周长最小者．作D 关于AB 、AC 的对称点D ’、D”，连D’D”交AB 、AC 于点F 、E ，连DF 、D’F ，DE 、D”E ，对于任一以DD 一个顶点的⊿ABC 的内接三角形XPQ ，连QD’、QD ，PD ”、PD ， 于是可证DE +EF +FD ＝D’D”≤D’Q +QP +PD”＝DQ +QP +PD ． 即⊿DEF 为固定点D 后周长最小的内接三角形．2︒ 当点D 的BC 上运动时，对每一点D ，都作出1︒中得出的周长最小三角形，再求这些三角形的周长最小值．连AD 、AD’、AD ”，则AD ＝AD’＝AD ”，且∠D’AB ＝∠DAB ，∠D”AC ＝∠DAC ， 于是∠D’AD”＝2∠A ． 所以D’D”＝2AD sin A ．当点D 在BC 上运动时，以点D 为BC 边上高的垂足时AD 最小．3︒ 说明此时的最小三角形就是⊿ABC 的垂足三角形．由于D 为BC 边上的垂足． 对于垂足三角形DEF ，由∠DEC ＝∠AEF ，而∠DEC ＝∠CED"， 故点E 在D’D”上，同理，F 在D’D”上，即⊿DEF 为所求得的周长最小三角形．【知识点】几何不等式 【适用场合】当堂练习题 【难度系数】5习题演练ABCDD'D"E FABCDD'D"EFA BCDD'D"E F P Q【题目】如图，已知△ABC中，AB=AC，E、F分别在AB、AC上且AE=CF．求证：EF≥BC．【答案】如下解析【解析】证明：过E作ED平行且等于BC，连接DF，DC（如图），∴BCDE是平行四边形，∴DC平行且等于BE，∴∴1=∴A，∴AB=AC，AE=FC，∴BE=AF=DC，∴∴AEF∴∴CFD，∴EF=DF，在∴EFD中，EF+DF＞DE，∴2EF＞BC，即EF＞BC，当E、F为AB、AC中点时，EF=BC，∴EF≥BC．【知识点】几何不等式【适用场合】随堂课后练习【难度系数】3【题目】如图，在∴ABC中，a、b、c分别为∴A、∴B、∴C的对边，且2b＜a+c，求证：2∴B＜∴A+∴C．【答案】如下解析【解析】证明：延长BA到D，使AD=BC=a，延长BC到E，使CE=AB=c，连接DE，这就把图形补成一个等腰三角形，即有BD=BE=a+c，∴∴BDE=∴BED，作DF∴AC，CF∴AD，相交于F，连接EF，则ADFC是平行四边形．∴CF=AD=BC，又∴FCE=∴CBA，∴∴FCE∴∴CBA∴EF=AC，于是DE≤DF+EF=2b＜a+c=BD=BE．这样，在∴BDE中，便有∴B＜∴BDE=∴BED∴∴2B＜∴BDE+∴BED=180°一∴B=∴A+∴C，即2∴B＜∴A+∴C．【知识点】几何不等式【适用场合】随堂课后练习【难度系数】4【题目】过三角形的重心任作一直线，把这个三角形分成两部分，求证：这两部分面积之差不大于整个三角形面积的．【答案】如下解析【解析】证明：设△ABC重心为G，过点G分别作各边的平行线与各边交点依次为A1、B1、B2、C1、C2、A2连接A1A2；B1B2、C1C2，∴三角形重心到一个顶点的距离等于它到对边中点距离的二倍，∴A1A=A1B l=B1B，BB2=B2C l=C1C，CC2=C2A2=A2A，∴A1A2∴BC，B1B2∴AC，C1C2∴AB，∴图中的9个三角形全等．即∴AA1A2∴∴A1B1G∴∴B2GB1∴∴C2C l C、所以上述9个小三角形的面积均等于∴ABC面积的．若过点C作的直线恰好与直线A1C1、B1C2、B2A2重合，则∴ABC被分成的两部分的面积之差等于一个小三角形的面积，即等于∴ABC面积的．若过点C作的直线不与直线A1C1、B1C2、B2A2重合，不失一般性，设此直线交AC于F，交AB于E，交C1C2于D，∴GB l=GC2，∴EB1G=∴DC2C，∴B1GE=∴C2GD，∴∴B1GE∴∴C2GD、∴EF分∴ABC成两部分的面积之差等于，而这个差的绝对值不会超过S∴C1C2C的面积．从而EF分∴ABC成两部分的面积之差不大于∴ABC面积的．综上所述：过三角形重心的任一直线分三角形成两部分的面积之差不大于整个三角形面积的．【知识点】几何不等式【适用场合】随堂课后练习【难度系数】4【题目】如图，在△ABC中，P、Q、R将其周长三等分，且P、Q在AB上，求证：．【答案】如下解析【解析】证明：作CL⊥AB于L，RH⊥PQ于H，∴RH∴CL，∴，则==，不妨设∴ABC的周长为1，则PQ=，AB＜，∴．∴AP≤AP+BQ=AB﹣PQ＜，∴AR=﹣AP＞﹣，又AC＜，从而，∴，∴＞．【知识点】几何不等式【适用场合】随堂课后练习【难度系数】4。

§6几何不等式几何中表示量的不等关系的式子叫做几何不等式.几何不等式就其形式来说分为线段不等式、角不等式以及面积不等式三类.下面给出一些基本的几何不等式性质. (1) 在三角形中,两边之和大于第三边,两边之差小于第三边. (2) 在同一个三角形中,大边对大角,小边对小角;反之也成立.(3) 两组对边对应相等的两个三角形中,夹角大的第三边也大;反之也成立.(4) 三角形内任一点到两顶点的距离之和小于另一顶点到这两个顶点的距离之和. (5) 三角形一边上的中线小于另外两边之和的一半. (6) 在△ABC 中,点P 是边BC 上任意一点,则有 PA ≤max{AB ,AC }, 当点P 与点B 或C 重合时,等号成立.在解决几何不等式问题时,经常要用到一些已经学过的基本定理和已经证明过的结论,运用不等式的基本性质,通过几何、三角、代数等解题方法进行计算和证明.同时,还需考虑几何图形的特点和性质. 1、与线段有关的不等式问题 例1、已知BC 是△ABC 的最长边,O 是△ABC 内部任意一点,直线OA 、OB 、OC 分别交对边于点1A 、1B 、1C .证明:(1)1OA +1OB +1OC <BC ;(2)1OA +1OB +1OC ≤max{1AA ,1BB ,1CC }.证明:(1)如图1,过点O 作OX ∥AB ,OY ∥AC ,分别交BC 点X 、Y . 再过点X 、Y 分别作XS ∥1CC ,YT ∥1BB ,分别交AB 、AC 于点S 、T .因为△OXY ∽△ABC ,则XY 是△OXY 的最大边.由性质6知 1OA <max{OX ,OY }≤XY .又△BXS ∽△BC 1C ,△YCT ∽△BC 1B ,所以,由1CC <max{CA ,BC }=BC ,可得BX >XS =1OC .同理,CY >YT =1OB . 故BC =XY +BX +YC >1OA +1OB +1OC .(2)设11OA AA =x , 11OB BB =y , 11OC CC =z . 则 x +y +z =OBC ABC S S +OCA ABC S S +OABABCS S =1.故1OA +1OB +1OC =x 1AA +y 1BB +z 1CC ≤(x +y +z )max{1AA ,1BB ,1CC } =max{AA 1 ,BB 1 , CC 1 }.说明:其实,(2)比(1)更强,由(2)可以推得(1). 例2、如图2,在△ABC 中,∠B =2∠C .求证:AC <2AB.证明:延长CB 至D ,使得DB =AB .则有∠D =∠BAD ,∠ABC =2∠D . 由题设知∠ABC =2∠C .所以,∠D =∠C .故AD = AC .在△ABC 中,因为DB +AB >AD ,即2AB >AD ,所以,AC <2AB .说明:(1)把问题中的不等量尽量集中到一个三角形(或者 两个具有紧密关系的三角形) 中,利用三角形中的线段不 等关系(或角的不等关系)解决问题.这是一种常用的解题 思路.(2)若将题中的“∠B =2∠C ”改为“∠B =n ∠C ”,可以得到相似的结论:在△ABC 中, 若∠B =n ∠C (n 是不小于2的正整数),则AC ≤nAB .例3、已知P 是△ABC 内任一点.(1)求证: 12(AB +BC +CA )<PA +PB +PC <AB +BC +CA ; (2)若△ABC 是正三角形,且边长为1,求证: 32<PA +PB +PC <2. 分析:不等式12(AB +BC +CA )<PA +PB +PC 可化为AB +BC +CA <2(PA +PB +PC )=(PA +PB )+(PB +PC )+ (PC +PA ),由“三角形两边之和大于第三边”即可得证.由不等式PA +PB +PC <AB +BC +CA 的轮换对 称性,只要证明PA +PB <CA +CB 即可.证明:(1)在△PAB 中,PA +PB >AB .同理,PB +PC >BC ,PC +PA >CA .三式相加得 2(PA +PB +PC )>AB +BC +CA ,即12(AB +BC +CA )<PA +PB +PC .又由性质4知PA +PB <CA +CB .同理,PB +PC <AB +AC ,PC +PA <BC +BA .三式相加得 PA +PB +PC <AB +BC +CA . 综上可知12(AB +BC +CA )<PA +PB +PC <AB +BC +CA .(2)如图3,若△ABC 是正三角形,过P 作MN ∥BC ,交AB 于M 、交AC 于N , 则△AMN 也是正三角形.由(1)的结论知PA +PB +PC >12(AB +BC +CA )=32.又由性质6有AP ≤max{AM ,AN }=AM ,且BP <BM +MP ,CP <NC +NP . 三式相加得AP +BP +CP <AB +MN +NC =AB +AN +NC =AB +AC =2.所以,32<PA +PB +PC <2.例4、已知凸六边形ABCDEF 的边长都为1.证明:对角线AD 、BE 、CF 中至少有一条不超过2. 证明:如图4,由于∠A +∠B +∠C +∠D +∠E +∠F =720,故不妨设∠A +∠F ≤7203=240°.作菱形ABGF ,则∠GFE ≤60°,FG =FE =1.于是,GE 是△FGE 的最小边. 故GE ≤1.又BG =1,则BE ≤BG +GE ≤2.例5、有A 、B 、C 三个村庄成三角形(如图5),A 、B 、C 三个村 庄上小学人数的比为1∶2∶3.现需要办一所小学.问小学应设在什么地方,才能使得上学儿童所走的路程的总和S 最小?解:设小学办在点P ,A 、B 、C 三个村庄的上学人数分别为a 、2a 、3a .则 S =aPA +2aPB +3aPC =a (PA +PC )+2a (PB +PC )≥aAC +2aBC . 当且仅当P =C 时,上式等号成立. 所以,小学设在C 村庄,可以使得上学 儿童所走的路程的总和S 最小.2、与角有关的不等式问题例6、在△ABC 中,已知12AC >AB .求证:12∠ABC >∠ACB . 证明:因为AC >2AB >AB ,所以,∠ABC >∠ACB . 如图6,作∠ABD =∠ACB ,交AC 于D . 下面只要证明∠CBD >∠ACB .因为△BAD ∽△CAB ,所以,BC BD =ACAB>2,即BC >2BD . 又CD >BC -BD ,两式相加得BC +CD >2BD +BC -BD =BD +BC ,即CD >BD .所以,∠CBD >∠ACB .故∠ABC =∠ABD +∠DBC >∠ACB +∠ACB =2∠ACB . 从而,12∠ABC >∠ACB .说明:与角有关的不等式常常转化为边的不等式进行证明. 例7、已知平面内的任意四点,其中任意三点不共线.试问:是否一定能从这样的四个点中选出三点构成一个三角形,使得这个三角形至少有一个内角不大于45°?试证明你的结论.证明:根据内角的大小分情况讨论.(1)如图7,若四边形ABCD 是凸四边形,那么,必有一个内 角不大于90°,不妨设为∠A .于是,∠A =∠BAC +∠CAD ≤90. 所以,∠BAC 与∠CAD 中必有一个不大于45°.(2)如图8,若四边形ABCD 是凹四边形,联结AC ,则△ABC 中必有一个内角小于或等于60,不妨设为∠A .于是,∠A =∠BAD +∠CAD .所以,∠BAD 与∠CAD 中必有一个不大于12×60=30≤45.综上可知,一定可以从中选出三点符合题意.说明:由不等式的性质“若1a +2a +⋯+n a =m (1a ，2a ，⋯，n a 为正数),则必存在i a (i =1,2,⋯,n ),满足i a ≤mn”,得出“凸四边形必有角不大于90°,三角形中必有角不大于60°”的结论,由此找出不大于90°的∠A .再将∠A 分成两个角,得到含有不大于45°内角的三角形. 3、与面积有关的不等式问题例8、在△ABC 中,点D 、E 、F 分别在边BC 、CA 、AB 上.求证:min{AEF S ,BFD S , CDE S }≤14ABC S .证明:设min{AEF S ,BFD S , CDE S }=S .如图9,注意到又由均值不等式知同理,则故min{AEF S ,BFD S , CDE S }≤14ABC S说明:在处理几何不等式最大值与最小值问题时,常常会用到一些代数不等式.本题用到了不等式2()x y +≥4xy .例9、正△ABC 的边长为1,点M 、N 、P 分别在边BC 、CA 、AB 上,且MB +CN +AP =1.求△MNP 面积的最大值.解:如图10,设BM =x ,CN =y ,AP =z .则0≤x 、y 、z ≤1,x +y +z =1.故ANP S +BPM S +CMN S =12[x (1-z )+y (1-x )+z (1-y )]sin60°=34[x (1-z )+y (1-x )+z (1-y )]. 由2()x y z ++≥3(xy +yz +zx ),易得xy +yz +zx ≤13.从而,x (1-z )+y (1-x )+z (1-y )=x +y +z -(xy +yz +zx )≥1-13=23.故NMP S =ABC S -（ANP S +BPM S +CMN S当x =y =z =13时,上式等号成立.因此,△MNP 例10、△ABC 是边长为8的正三角形,M 是边AB 上一点,MP ⊥AC 于点P ,MQ ⊥BC 于点Q ,联结PQ . (1)求PQ 的长的最小值;(2)求△CPQ 面积的最大值.解:(1)设△ABC 的高为h ,则h =由ACM S +BCM S =ABC S ,得MP +MQ =h =如图11,过点P 、Q 分别作边AB 的垂线,垂足分别为1P 、1Q . 因为∠PMA =∠QMB =30°,所以,1PM =PM ,1Q M =QM QM ,PQ ≥11PQ =1PM +1MQ PM +QM )=6. 当M 为AB 的中点时,上式等号成立. 因此,PQ 的最小值为6.(2)因为∠PMA =∠QMB =30°,所以,AP +BQ =12AM +12BM =12AB =4,CP +CQ =16-(AP +BQ )=12.故CPQ S =12CP ·CQ sin C ·CQ 2()4CP CQ =.当M 为AB 的中点时,上式等号成立.因此,△CPQ 面积的最大值为4、费马点问题例11、在已知平面内找一点P ,使得它到△ABC 三个顶点的距离之和最小(此点称为费马(Fermat)点).解:(1)证明点P 不会在△ABC 外.如图12,将△ABC 外部分为6个区域. 若点P 在区域Ⅰ中(如图13),则有 AB +AC ≤PB +PC <PA +PB +PC ,即点A 到三顶点的距离之和比点P 到三顶点的距离之和小. 若点P 在区域Ⅲ和Ⅴ,也有同样的结论.若点P 在区域Ⅵ中(如图14),设BP 交AC 于点Q .则有 QA +QB +QC =QB +AC <BP +AC <PA +PB +PC ,即点Q 到A 、B 、C 三点的距离之和比点P 到A 、B 、C 三点 的距离之和小.若点P 在区域Ⅱ和Ⅳ,也有同样的结论. 因此,点P 一定在△ABC 的内部或边上.(2)当△ABC 的三个内角均小于120时,以BC 、CA 、AB 为边分别向△ABC 外作等边△BCD 、等边△CAE 、等边△ABF ,再分别作 三个等边三角形的外接圆.三个外接圆的圆周在△ABC 内的交点,即对△ABC 三边张角均 为120°的点记为点P (如图15).下面证明:对于△ABC 内任意一点Q ,都有PA +PB +PC ≤QA +QB +QC .过A 、B 、C 三点分别作PA 、PB 、PC 的垂线,三条垂线相交所成 的三角形记为△111A B C .因为P 对△ABC 三边张角均为120°,则 ∠111B AC =∠111C B A =∠111ACB =60°. 所以,△111A BC 是正三角形,设其边长为a .任取不同于P 的一点Q ,向△111A B C 的三边作垂线,得到距离1h 、2h 、3h . 由“正三角形内任一点到三边距离之和等于正三角形的高”得 2111A B C S =a (PA +PB +PC )=a (1h +2h +3h )≤a (QA +QB +QC ). 因此,PA +PB +PC ≤QA +QB +QC .当且仅当Q =P 时,上式等号成立.如图16,将△BAQ 绕点A 旋转,使B 成为CA 延长线上一点B ′,Q 为Q ′. 因为旋转角小于或等于60°,所以,QQ ′≤AQ . 则QA +QB +QC ≥QQ ′+Q ′B ′+QC ≥CB ′=CA +AB . 当且仅当Q =A 时,上式等号成立.综上所述,当△ABC 各个内角均小于120°时,费马点为△ABC 内部对三角形的三边张角均为120°的点. 若△ABC 中有一 内角不小于120°,则此内角的顶点即为费马点. 练习题1.在△ABC 中,若∠B =n ∠C (n 是不小于2的正整数),则AC ≤nAB .(提示:如图18,在△ABC 的外接圆上,将∠B所对的AC n 等分,联结相邻分点得n 条彼此相等的弦,且这些弦都与AB 相等. 因为折线A 12A A ⋯1n A -C 的长大于AC ,所以,AC ≤nAB .)2.在△ABC 中,AB >AC ,AM 为中线,P 为△AMC 内一点.证明:PB >PC .(提示: 易知 ∠AMB >∠AMC .于是,∠AMC <90°.过P 作PH ⊥BC 于点H ,则垂足H 必在MC 的内部 或其延长线上.从而,BH >CH .因此,PB >PC .)3.在Rt △ABC 中,P 是斜边BC 的中点,Q 、R 分别是AB 、AC 上的点.求证:△PQR的周长大于BC 的长.(提示:如图19,分别作点P 关于AB 、AC 的对称点M 、N ,联结 MQ 、NR .由对称性知PQ =MQ ,PR =NR .联结AP ,由对称性知M 、A 、N 三点共线,且 ∠MPN =90°.所以,MN =2AP =BC .故PQ +QR +RP =MQ +QR +RN >MN =BC .)4.如图20,将任意△ABC 的三边四等分,边BC 、CA 、AB 上的分点分别为1A 、2A 、3A ,1B 、2B 、3B ,1C 、2C 、3C . 记△ABC 、△111A B C 的周长分别为p 、1p .求证:12p <1p <34p .(提示:易知13C B =14BC . 在△131B B C 中,有 13C B +31B B >11B C ,即14BC +12CA >11B C .同理,14CA +12AB >11C A ,14AB +12BC >11A B . 三式相加即得1p <34p .在△11AB C 中, 11B C >1AB -1AC =34CA -14AB .同理,11C A > 34AB -14BC ,11A B > 34BC -14AC .三式相加即得12p <1p .)5.凸四边形ABCD 中,AB +AC +CD =16.问:当对角线AC 、BD 为何值时,四边形ABCD 面积最大?面积最大值是多少?(提示:设AB =x ,AC =y ,则CD =16-x -y .而ABCD S =ABC S +ACD S ≤12xy +12y (16-x -y )=- 122(8)y -+32.所以,当∠BAC =∠ACD =90°,AC =8,BD =,四边形ABCD 的最大面积为32.)6.如图21,在△ABC 中,AB =AC ,D 为BC 的中点,E 为△ABD 中任意一点,联结AE 、BE 、CE . 求证:∠AEB >∠AEC . (提示:如图21,作点E 关于AD 的对称点E ′,联结AE ′、CE ′、 EE ′,并延长EE ′交AC 于点F .根据对称性得△ABE ≌△ACE ′.所以,∠AEB =∠AE ′C .易知∠AE ′C =∠AE ′F +∠CE ′F >∠AEF +∠CEF =∠AEC ,即∠AEB >∠AEC .)7.已知凸六边形ABCDEF 的边长至多为1.证明:对角线AD 、BE 、CF 中至少有一条不超过2. (提示:如图22,联结AC 、CE 、EA .在△AEC 中,不妨设边CE 最大,即CE ≥AC ,CE ≥AE .对A 、C 、D 、E 四点用托勒密不等式,有AD ·CE ≤AC ·ED +CD ·AE ,故AD ≤AC CE ·DE +CD ·ACCE≤1×1+1×1=2.)8.如图23,在凸四边形ABCD 中,M 、P 分别是BC 、CD 的中点,已知AM +AP =a .求证:ABCD S <212a .(提示:如图23,联结AC 、MP .则AMP S +14BDC S =AMCP S =12ABCD S .又BDC S <ABCD S ,AMP S ≤12AM ·AP ≤12·2()4AM AP =218a ,从而,ABCD S <212a .)。

第08讲拓展三：三角形中面积（定值，最值，取值范围）问题(精讲）目录第一部分：知识点精准记忆第二部分：典型例题剖析高频考点一：求三角形面积（定值问题）高频考点二：根据三角形面积求其它元素高频考点三：求三角形面积最值高频考点四：求三角形面积取值范围第三部分：高考真题感悟第一部分：知识点精准记忆1、三角形面积的计算公式：①12S =⨯⨯底高；②111=sin sin sin 222S ab C ac B bc A ==；③1()2S a b c r =++（其中，,,a b c 是三角形ABC 的各边长，r 是三角形ABC 的内切圆半径）；④4abcS R=(其中，,,a b c 是三角形ABC 的各边长，R 是三角形ABC 的外接圆半径).2、三角形面积最值：核心技巧：利用基本不等式222()22a b a b ab ++≤≤，再代入面积公式.3、三角形面积取值范围：核心技巧：利用正弦定理2sin a R A =，2sin b R B =，代入面积公式，再结合辅助角公式，根据角的取值范围，求面积的取值范围.第二部分：典型例题剖析高频考点一：求三角形面积（定值问题）1．（2022·河南·模拟预测（文））已知ABC 的内角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，且满足()2cos cos cos c C a B b B C =-+.(1)求角C ；(2)若6c =，ABC 的面积6sin S b B =，求S .【答案】(1)π3(2)(1)因为πA B C ++=，所以()cos cos B C A +=-，所以2cos cos cos c C a B b A =+，由正弦定理得()2sin cos sin cos sin cos sin C C A B B A A B =+=+.因为()sin sin A B C +=，所以2sin cos sin C C C =.因为()0,πC ∈，所以sin 0C ≠，所以1cos 2C =，则π3C =.(2)由6sin S b B =，根据面积公式，得16sin sin 3sin 2b B ac B a B ==，所以2a b =.由余弦定理得2221cos 22a b c C ab +-==，整理得2236a b ab +-=，即2336b =，所以b =a =.所以ABC 的面积11πsin 223S ab C ==⨯=2．（2022·河南·夏邑第一高级中学高二期末（文））在ABC 中，角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，()()sin sin sin sin sin sin 3sin sin A B C A B C A B+++-=.(1)求角C 的大小；(2)若ABC 外接圆的面积为12π，6b =，求ABC 的面积.【答案】(1)3π(2)(1)因为()()sin sin sin sin sin sin 3sin sin A B C A B C A B+++-=，由正弦定理，得()()3a b c a b c ab +++-=，整理得222a b c ab +-=，由余弦定理，得2221cos 222a b c ab C ab ab +-===.因为()0,C π∈，所以3C π=.(2)设ABC 外接圆的半径为R ，则212R ππ=，所以R =由正弦定理，得2sin cR C ==，所以6c C ==.因为6b c ==，3C π=，所以ABC 是等边三角形.所以ABC的面积为11sin 6622ab C =⨯⨯⨯.3．（2022·全国·高三专题练习）已知△ABC 的内角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c，且sin sin2B C a C +=.(1)求角A 的大小；(2)若点D 在边BC 上，且33CD BD ==，π6BAD ∠=，求△ABC 的面积.【答案】(1)2π3A =；(2)19.(1)由已知及正弦定理得：sin sin sin sin 2B CA C C +，又πBC A +=-，∴π222B C A+=-，又sin 0C ≠，∴sin 2A A =，则2sin cos 222A A A=，而π022A <<，∴cos02A ≠，则sin 2A =，故π23A =，得2π3A =.(2)由2π3BAC ∠=，π6BAD ∠=，则π2DAC ∠=.法一：在△ABD 中，πsin sin 6BD cBDA =∠，①在△ADC 中，πsin sin 2CD bADC =∠，②∵πADB ADC ∠+∠=，∴sin sin BDA ADC ∠=∠，③由①②③得：2BD cCD b=，又33CD BD ==，得1BD =，∴23c b =，不妨设2c m =，3b m =，在△ABC 中，由余弦定理可得，()()2222π423223cos3m m m m =+-⨯⨯，得21619m =，所以11sin 2322ABC S b c BAC m m =⨯∠=⨯⨯△.法二：π1sinsin 621π2sin sin 22BADADCc c AD BAD S c S b b AD CAD b ⋅∠===⋅∠△△.∵△BAD 的边BD 与△ADC 的边DC 上的高相等，∴13BAD ADC S BD S DC ==△△，由此得：123c b =，即23c b =，不妨设2c m =，3b m =，在△ABC 中，由余弦定理可得，()()2222π423223cos3m m m m =+-⨯⨯，得21619m =，所以11sin 2322219ABC S b c BAC m m =⨯∠=⨯⨯⨯=△.4．（2022·河南三门峡·模拟预测（文））已知ABC 的内角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，且cos cos 3cos ba C c A C+=.(1)求tan C ；(2)若3c =，16sin sin 27A B =，求ABC 的面积.【答案】(1)tan C =ABC S = (1)解：由题意得：由正弦定理得sin sin cos sin cos 3cos BA C C A C+=，所以()sin sin sin()3cos BA CB Cπ+=-=，所以sin sin 3cos B B C=又因为sin 0B ≠，所以1cos 3C =.所以sin 3C ==，sin tan cos C C C ==(2)若3c =，由正弦定理sin sin sin a b cA B C==，得sin sin 4223a b A B ==，则a A =，b B =，则16216216sin sin 644161627ab A B A B =⋅==⨯=，所以11sin 622ABC S ab C ==⨯=△5．（2022·全国·高三专题练习）在①()()()sin sin sin sin A B a b C B c +-=-，②sinsin 2B Cb a B +=，③2tan tan tan B b A B c=+中任选一个，补充在横线上，并回答下面问题．在ABC 中，角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，且________．(1)求角A 的大小；(2)已知2AB =，D 为AB 中点，且2CD ab =，求ABC 面积．【答案】(1)选①3A π=；选②3A π=；选③3A π=(2)选①2；选②2；选③2(1)解：选①：()()()sin sin sin sin A B a b C B c +-=-，由正弦定理可得：()()()a b a b c b c +-=-，222a b c bc -=-，222a c b bc =+-，由余弦定理可得()2221cos ,0,22b c a A A bc π+-==∈，所以3A π=，选②：sinsin 2B Cb a B +=，由正弦定理得：sin sin sin sin ,sin 02B CB A B B +=>，所以sin sin ,sin sin 22B C AA A π+-==，cos2sin cos ,cos 02222A A A A=>，所以1sin22A =，()0,A π∈，3A π=，选③：2tan tan tanB bA B c=+，∴由正弦定理可得：2tan sin tan tan sin B BA B C=+，可得：sin 2sin cos ,sin sin sin cos cos BB B A B CA B⨯=+可得：()2sin 2sin 2sin cos sin cos cos sin cos sin cos sin sin sin cos cos cos cos B BB A B B B A B B A A BC CA B A B===++，sin 0B ≠ ，sin 0C ≠，解得1cos 2A =，()0,A π∈ ，3A π∴=．(2)解：2AB = ，D 为AB 的中点，1AD BD ∴==，CDA CDB π∠+∠= ，cos cos 0CDA CDB ∴∠+∠=，222211022CD b CD a CD CD+-+-+=，即22222CD a b +=+，2CD ab = ，()22a b ∴-=，a b ∴-=)，a b ∴=，在ABC中，由余弦定理有22)422cos60b b b =+-⋅⋅⋅，解得1b，)121sin23ABC S π=⋅⋅⋅=△高频考点二：根据三角形面积求其它元素1．（2022·江苏南京·模拟预测）请在①向量,sin c a x B b c -⎛⎫=⎪+⎝⎭ ，,sin b c y A c a -⎛⎫= ⎪+⎝⎭，且x y ；π2sin 3c A ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭这两个条件中任选一个填入横线上并解答．在锐角三角形ABC 中，已知角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c ，．(1)求角C ；(2)若ABC的面积为2a b +的取值范围．注：如果选择多个条件分别解答，按第一个解答计分．【答案】(1)π3C =(2)()8,10(1)选择①：因为x y ，所以()()sin sin c a A b c B b c c a--=++，由正弦定理得，()()c a a b c b cc ab --=++，即()()2222a c a b b c -=-，即2233ac bc a b +=+，即()()()222c a b a b a ab b +=+-+，即222c a b ab =+-．因为2221cos 22a b c C ab +-==，又C 为锐角，所以π3C =．选择②：π2sin 3c A ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭，π2sin sin 3B C A ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭，sin sin sin cos B C A C A =．又()sin sin sin cos cos sin B A C A C A C =+=+，cos sin sin A C C A =．因为sin 0A >sin C C =，又C为锐角，所以tan C =π3C =．(2)因为1sin 2ABC S ab C === ，所以8ab =，则822a b a a+=+．(法一)由余弦定理得，222222cos 8c a b ab C a b =+-=+-．①因为ABC 为锐角三角形，所以cos 0,cos 0,A B >⎧⎨>⎩即2222220,0.b c a a c b ⎧+->⎨+->⎩将①代入上式可得224,4,b a ⎧>⎨>⎩即2284,4,a a ⎧⎛⎫>⎪ ⎪⎨⎝⎭⎪>⎩解得24a <<．令()82f a a a =+，，则()()22224820a f a a a-=-=>'，所以()f a 在24a <<上单调递增，所以()()()24f f a f <<，即()810f a <<，即2a b +的取值范围为()8,10．(法二)由正弦定理得π1sin sin cos sin 11322sin sin sin 22tan B B Ba Ab B B B B ⎛⎫++ ⎪⎝⎭====+，又288a a a b a==，所以211822tan a B=+．因为ABC 为锐角三角形，所以2ππ0,32π0,2A B B ⎧<=-<⎪⎪⎨⎪<<⎪⎩解得ππ62B <<因为tan B10tan B<<1112222tan B<+<，即21228a <<，解得24a <<．令()82f a a a =+，24a <<，则()()22224820a f a a a -=-=>'，所以()f a 在24a <<上单调递增，所以()()()24f f a f <<，即()810f a <<，即2a b +的取值范围为()8,10．2．（2022·山西·朔州市平鲁区李林中学高一阶段练习）在ABC 中，设角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c ，已知22cos b a c B =-(1)求C 的大小；(2)若ABC的面积为cos 2cos 2A B +的值.【答案】(1)3π;(2)56-.(1)因为22cos b a c B =-，所以由正弦定理得sin 2sin 2sin cos B A C B =-,所以sin 2sin()2sin cos B B C C B =+-，所以o s s in 2sin cos 2c sin 2sin cos B C B C C B B =+-,即sin 2sin cos B B C=sin 0B ≠ ，1cos 2C ∴=，(0,)C π∈ ，3C π∴=.(2)因为ABC的面积为1sin 2ab C =，解的8ab =，2sin cR C∴=，解得3c =，由余弦定理可得，2222cos c a b ab C =+-，所以2217a b +=，2222221cos 2cos 222(sin sin )22()()2()226ab A B A B a b RR ⎡⎤+=-+=-+=-+⎢⎥⎣⎦,5cos 2cos 26A B ∴+=-.3．（2022·四川·内江市教育科学研究所三模（文））如图，在ABC 中，2AC =，120ACB ∠=︒，D 是边AB 上一点.(1)若CAD 是以AD 为斜边的等腰直角三角形，求BD 的长；(2)若D 是边AB 的中点，ABC 的面积为23CD 的长.【答案】623(1)由120ACB ∠=︒，2AC =，CAD 是以AD 为斜边的等腰直角三角形所以2CD =，30BCD ∠=︒，15B ∠=︒，则()62sin sin 4530sin 45cos30cos 45sin 304B =︒-︒=︒︒-︒︒=.在△BCD 中，由正弦定理知sin sin BD CD BCD B =∠，则sin 62sin CD BCDBD B∠⋅==(2)由1sin 232ABC S CA CB ACB ∠=⋅⋅=△434sin BC CA ACB==⋅∠.又D 是边AB 的中点，所以()11112222CD CA AD CA AB CA CB CA CA CB =+=+=+-=+，则()2221111241622432222CD CA CBCA CB CA CB =+=++⋅=+-⨯⨯⨯= 故3CD =4．（2022·河南郑州·高一期中）在锐角三角形ABC 中，角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ，向量(23a a = ，(,sin )b c C =r ，且a b ∥．(1)求角A(2)若c ＝2，且△ABC 的面积为332，求AC 边上的中线BM 的大小．【答案】(1)3A π=(2)132BM =(1)因为a b ∥，(23a a =，(sin )b c C =⋅r ，所以2sin 3a C c =．由正弦定理得2sin sin 3sin A C C =．因为0,2C π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，所以sin 0C >，所以3sin 2A =因为0,2A π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，所以3A π=；(2)因为△ABC 的面积为2．所以1sin 22bc A =．因为c ＝2．3A π=．所以3b =．在三角形ABM 中，∵M 为AC 的中点．∴1322AM b ==，由余弦定理得2222331132cos 4222224BM AM AB AB AM A ⎛⎫=+-⋅=+-⨯⨯⨯=⎪⎝⎭．所以2BM =．5．（2022·湖南·长郡中学高三阶段练习）法国著名军事家拿破仑·波拿巴最早提出的一个几何定理：“以任意三角形的三条边为边向外构造三个等边三角形，则这个三个三角形的外接圆圆心恰为另一个等边三角形的顶点”.如图，在ABC 中，内角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c ，已知()()cos cos sin a B C A C a -=-.以AB ，BC ，AC 为边向外作三个等边三角形，其外接圆圆心依次为1O ，2O ，3O .(1)求A ；(2)若a =123O O O ABC 的周长.【答案】(1)60︒(2)3+(1)解：由()()cos cos sin a B C A C a -=-，得()cos cos sin cos a B C a A C A -+=，即()()cos cos sin cos a B C a B C C A --+=，即()()cos cos sin sin cos cos sin sin sin cos a B C B C a B C B C b C A +--=即2sin sin sin cos a B C C A =，∵sin 0C ≠，∴sin cos a B A =，由正弦定理得sin sin cos A B B A =，∵sin 0B ≠，∴sin A A =，∴tan A =∵0180A <<︒︒，∴60A =︒.(2)解：如图，连接1AO ､3AO ，则13AO c =，33AO b =，正123O O O 面积2213131sin 60212S O O O =⋅⋅︒==，∴21373O O =，而60BAC ∠=︒，则13120O AO ∠=°，∴13O AO 中，由余弦定理得：222131313132cos O O AO AO AO AO O AO =+-⋅⋅∠，有2271233332b c bc ⎛⎫=+-⋅- ⎪⎝⎭，则227b c bc ++=，在ABC 中，60A =︒，a 由余弦定理得2222cos a b c bc BAC =+-∠，则223b c bc +-=，∴2bc =，225b c +=，∴3b c +=，所以ABC 的周长为3高频考点三：求三角形面积最值1．（2022·上海市青浦高级中学高一阶段练习）ABC ∆中，60,A a =︒=(1)若2b c=，求(2)求三角形面积的最大值【答案】(1)已知60,A a =︒=2b =，，由余弦定理有：2222431cos242b c a c A bc c +-+-===，2210c c -+=，所以=1c .(2)由余弦定理有，222222cos 2a =b c bc A b c bc bc bc bc +-=+-≥-=，当且仅当“=b c ”时取等，所以3bc ≤.所以1sin 244S bc A bc ==≤，三角形面积的最大值为：4.2．（2022·山西·运城市景胜中学高二阶段练习（理））在ABC 中，b ，c 分别为内角B ，C的对边长，设向量cos ,sin 22A A m ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ ，cos ,sin 22A A n ⎛⎫= ⎪⎝⎭ ，且有2m n ⋅= ．(1)求角A 的大小；(2)若a =，求三角形面积的最大值．【答案】(1)4π(2))514(1)由m n ⋅=22cos sin 22A A -=；即cos 2A =因为()0A π∈，，所以4A π=(2)由2222cos a b c bc A =+-得：225b c +=又222b c bc +≥∴(52bc≥-∴(522bc ≤∴()52511()224ABC max S +=⋅ .三角形面积的最大值为)514.3．（2022·上海·高三专题练习）已知()21cos cos2f x x x x =-+.（1）若ππ,63x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，求()f x 的取值范围；（2）设ABC 的三边分别是a ，b ，c ，周长为2，若()12f B =-，求ABC 面积的最大值.【答案】（1）1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦；（2）12．（1）()211cos 21cos cos 2222x f x x x x x +=-+=-+sin 2coscos 2sin sin 2666x x x πππ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭，又ππ,63x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，所以2,662x πππ⎡⎤-∈⎢⎥⎣⎦，1sin 2,162x π⎛⎫⎡⎤-∈ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦，故()f x 的取值范围为1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦．（2）由()12f B =-可得，1sin 262B π⎛⎫-=- ⎪⎝⎭，而112,666B πππ⎛⎫-∈- ⎪⎝⎭，所以7266B ππ-=，解得23B π=．由于2222222cos3b ac ac a c ac π=+-=++，又2a b c ++=，所以()2222a c a c ac --=++，化简可得，()44ac a c +=+，而2a c >+≥，即1ac <，所以()44ac a c +=+≥a c =时取等号，解得4≥+4≤-28ac ≤-故ABC 面积的最大值为()max 1sin 122S ac B ==．4．（2022·河南·高三阶段练习（理））在ABC 中，,,A B C 所对的边分别为,,a b c ，向量()(),2,cos ,cos m a b c n B A =-= ，且m n ⊥ .（1）求角A 的大小；（2）若ABC 外接圆的半径为2，求ABC 面积的最大值.【答案】（1）3A π=；（2）（1）依题意得：cos (2)cos 0a B b c A +-=，则sin cos sin cos 2sin cos A B B A C A +=，∴sin 2sin cos C C A =，又sin 0C ≠，∴1cos 2A =，()0,A π∈，故3A π=.（2）法一：由正弦定理得2sin 4sin b RB B ==，24sin 4sin 3cC B π⎛⎫==- ⎪⎝⎭，∴ABC 面积121sin sin cos sin2322S bc A B B B B B π⎫⎛⎫==-=+⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭)26sin cos 3sin 2cos 2226B B B B B B π⎛⎫=+=+-=- ⎪⎝⎭由3A π=得：203B π<<，则72666B πππ-<-<，∴1sin 2126B π⎛⎫-<-≤ ⎪⎝⎭，故262B ππ-=，即3B π=时，max S =.法二：由正弦定理得：2sin a R A ==2222cos a b c bc A =+-，∴22122b c bc bc +=+≥，当且仅当b c =时取等号，∴12bc ≤，max max 1()sin 23S bc π==5．（2022·福建省厦门第六中学高一阶段练习）已知a ，b ，c 分别为ABC 三个内角A ，B ，C 的对边，cos sin 0a C C b c --=．(1)求A ；(2)若2a =，求ABC 的面积的最大值．【答案】(1)3π；(1)解：在ABC 中，因为cos sin 0a C C b c --=，所以由正弦定理有sin cos sin sin sin 0A C A C B C +--=，即sin cos sin sin()sin A C A C A C C-+-sin cos sin sin cos cos sin sin 0A C A C A C A C C =---=，sin cos sin sin 0A C A C C --=，因为(0,)C π∈，所以sin 0C ≠，cos 10A A --=，即1sin()62A π-=，因为(0,)A π∈，所以5666A πππ-<-<，所以66A ππ-=，解得：3A π=.(2)解：因为2a =，所以由（1）及余弦定理可得2222cos a b c bc A =+-，则2242cos3b c bc π=+-，即224b c bc =+-，222b c bc +≥ ，则222b c bc bc bc +-≥-，即4bc ≥，即4bc ≤，当且仅当2b c ==时，取等号，所以()max 4bc =，所以ABC 的面积的最大值为11sin 4222S bc A ==⨯⨯=6．（2022·湖南·雅礼中学高三阶段练习）已知等腰三角形ABC 的角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，且sin b A B =，c (c ＋b )＝(a ＋b )(a －b )．(1)求A 和b ；(2)若点E ，F 分别是线段BC (含端点)上的动点，且BF ＞BE ，在运动过程中始终有3EAF π∠=，求△EAF 面积的最小值．【答案】(1);23π(1)由正弦定理得：sin sin b A B =即：22a bb R R⨯=(R 为三角形ABC 的外接圆半径)，故a =，由()()()c c b a b a b ＋＝＋－得：222c b a bc +-=-，则1cos 2A =-，因为(0,)A π∈，故23A π=；由等腰三角形ABC 可得6B π=，故622sin 3b ππ==；(2)由（1）知：2a b c ===，由点E ，F 分别是线段BC (含端点)上的动点，且BF >BE ，在运动过程中始终有3EAF π∠=，知点E 在点F 的左边,如图：设EAB θ∠=，3EAF π∠=不变，可知[0,]3πθ∈,在ABE △中，由正弦定理可得5sin sin(6)6AEAB ππθ=-，5sin()16AE πθ∴=-，在ABF 中，由正弦定理可得6sin sin()2AFAB ππθ=-，1cos AF θ∴=，故1||||sin 52cos s 1136in()AEF S AE AF ππθθ=⨯-12sin(2)6θ==++[0,]3πθ∈，∴16sin(2[,1]2πθ+∈，∴三角形AEF6πθ=．7．（2022·福建·厦门双十中学高一期中）为响应国家“乡村振兴”号召，农民王大伯拟将自家一块直角三角形地按如图规划成3个功能区：△BNC 区域为荔枝林和放养走地鸡，△CMA 区域规划为“民宿”供游客住宿及餐饮，△MNC 区域规划为小型鱼塘养鱼供休闲垂钓.为安全起见，在鱼塘△MNC 周围筑起护栏.已知40m AC =，BC =，AC BC ⊥，30MCN ∠=︒.(1)若20m AM =时，求护栏的长度（△MNC 的周长）；(2)当ACM ∠为何值时，鱼塘△MNC 的面积最小，最小面积是多少？【答案】(1)60203+；(2)15ACM ∠=︒，最小值为(2120023km .(1)由40m AC =，403m BC =，AC BC ⊥，则3tan AC B BC ==所以30B =︒，60A =︒，则280AB AC ==，在△ACM 中，由余弦定理得22212cos 16004002402012002CM AC AM AC AM A =+-⋅⋅=+-⨯⨯⨯=，则203CM =所以222AC AM CM =+，即CM AB ⊥，又30MCN ∠=︒，所以tan 3020MN CM =︒=，则240CN MN ==，综上，护栏的长度（△MNC 的周长）为2040203603++=+.(2)设()060ACM θθ∠=︒<<︒，在△BCN 中，由()sin 30sin 90CN BC θ=︒︒+，得203cos CN θ=，在△ACM 中，由()sin 60sin 60CM CA θ=︒︒+，得()3sin 60CM θ=+︒，所以()1300sin 302sin 60cos CMN S CM CN θθ=⋅︒=+︒ ，而()213sin 60cos sin cos cos 22θθθθθ+︒=+()()13113313sin 21cos 2sin 2cos 2sin 26044222424θθθθθ⎛⎫=+⨯+=++=+︒+ ⎪ ⎪⎝⎭，所以()2sin 2603CMN S θ=+︒+ ，仅当26090θ+︒=︒，即15θ=︒时，()2sin 2603θ+︒+最大值为23，此时△CMN 的面积取最小值为(2120023km .8．（2022·上海徐汇·二模）某动物园喜迎虎年的到来，拟用一块形如直角三角形ABC 的地块建造小老虎的休息区和活动区．如图，90BAC ∠=︒，20AB AC ==（单位：米），E 、F 为BC 上的两点，且45EAF ∠=︒，AEF 区域为休息区，ABE △和ACF 区域均为活动区．设()045EAB αα∠=<<︒．(1)求AE 、AF 的长（用α的代数式表示）；(2)为了使小老虎能健康成长，要求所建造的活动区面积尽可能大（即休息区尽可能小）．当α为多少时，活动区的面积最大？最大面积为多少？【答案】(1)20sin cos AE αα=+米，cos AF α=米；(2)当α为8π时，小老虎活动区的面积最大，最大面积为(2002平方米.(1)由题意得，20AB AC ==米，90BAC ∠=︒，则45ABC ACB ∠=∠=︒，又由()045EAB αα∠=<<︒，180135AEB EAB ABE α∴∠=︒-∠-∠=︒-，9045CAF EAF EAB α∠=︒-∠-∠=︒-，所以18090AFC CAF ACF α∠=︒-∠-∠=︒+；在ABE △中，由正弦定理得：sin sin AE ABABE AEB=∠∠，即()2020sin 45sin 135sin cos AE AE ααα=⇒=︒︒-+米；同理，在ACF 中，sin sin AF ACACF AFC=∠∠，即()20sin 45sin 90cos AF AF αα=⇒=︒︒+米；综上所述：20sin cos AE αα=+米，AF .(2)由（1）知，综20sin cos AE αα=+米，AF 所以小老虎休息区AEF 面积为:1120sin sin 4522sin cos AEF S AF AE EAF αα=⨯⨯⨯∠=⨯⨯︒+△化简得：210010020011cos 2sin cos cos sin 221224AEF S αααααα===+π+⎛⎫+++ ⎪⎝⎭△又()045EAB αα∠=<<︒ ，∴32444πππα<+<，则当242ππα+=，即8πα=时，AEF S取得最小值)20020012184=ππ⎛⎫⨯++ ⎪⎝⎭；此时小老虎活动区面积S取得最大值，即)(12020200120022ABC AEF S S S =-=⨯⨯--=△△平方米.综上所述：当α为8π时，小老虎活动区的面积最大，最大面积为(2002平方米.高频考点四：求三角形面积取值范围1．（2022·江苏·无锡市第一中学高一期中）已知ABC 的内角A ､B ､C 所对的边分别为a ､b ､c ，且()sin sin sin b c B c C a A -+=，cos cos 1b C c B +=.(1)求A 和a 的大小；(2)若ABC 为锐角三角形，求ABC 的面积的取值范围.【答案】(1)π3A =，1a =(2)⎝⎦(1)因为()sin sin sin b c B c C a A -+=，由正弦定理得，()22b c b c a -+=，即222a b c bc =+-，由余弦定理得，2222cos a b c bc A =+-，所以1cos 2A =，又()0,πA ∈，所以π3A =.因为cos cos 1b C c B +=，由余弦定理得，222222·122a b c a c b b c ab ac+-+-⋅+=，可得1a =所以π3A =，1a =.(2)由（1）知π3A =，1a =，由正弦定理得，sin sin B a B A b ==，sin 2πsin 3a C c C B A ⎛⎫===- ⎪⎝⎭.因为ABC 为锐角三角形，所以π0,22ππ0,32B C B ⎧⎛⎫∈ ⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪=-∈ ⎪⎪⎝⎭⎩，得ππ,62B ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭.从而ABC 的面积121sin sin sin πsin sin 233322S bc A B B B B B ⎛⎫⎛⎫==⋅-=⋅+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭211cos 2sin sin cos sin 2322344B B B B B ⎫⎫-=+⋅=+⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1π2cos 22622126612B B B ⎫⎛⎫=-+=-+⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭，又ππ,62B ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，ππ5π2,666B ⎛⎫-∈ ⎪⎝⎭，所以π1sin 2,162B ⎛⎫⎛⎤-∈ ⎪ ⎥⎝⎭⎝⎦，从而ABC的面积的取值范围为64⎛ ⎝⎦.2．（2022·四川绵阳·高一期中）在ABC 中，内角A B C ，，的对边分别为a ，b ，c ，且2tan tan tan B bA B c=+．(1)求角A 的大小；(2)若ABC 是锐角三角形，2b =，求ABC 面积的取值范围．【答案】(1)3A π=；(2)(2.(1)解：由2tan tan tan B bA B c =+得2sin cos sin sin cos cos sin sin B A B A B A B C=+，即()2cos 1sin sin A A B C=+，又sin()sin A B C +=，所以1cos 2A =因为0A π<<，故3A π=.(2)解：1sin 2ABC S bc A == ，由正弦定理知：2sin sin 31sin sin B b C c B B π⎛⎫+ ⎪⎝⎭===因为ABC 是锐角三角形，所以022032B C B πππ⎧<<⎪⎪⎨⎪<=-<⎪⎩,所以62B ππ<<，于是tan B 14c <<.ABC S << 3．（2022·浙江·瑞安市瑞祥高级中学高一阶段练习）ABC 中，角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ，已知(),,sin ,sin 2A C m a b n A +⎛⎫== ⎝⎭u r r ，且//m n .(1)求B ；(2)若ABC为锐角三角形，且a =，求ABC 的面积的取值范围.【答案】(1)3B π=(2)2⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭(1)解：由题意，向量(),,sin ,sin 2A C m a b n A +⎛⎫== ⎝⎭u r r ，因为//m n ，可得sin sin 2A Ca b A +=，又由正弦定理得sin sinsin sin 2A CA B A +=，因为(0,)A π∈，所以sin 0A >，所以sin sin 2A CB +=，即sin sin cos22BB B π-==，所以2sin cos cos 222B B B =，可得cos2sin 1022B B ⎛⎫-= ⎪⎝⎭，所以cos 02B=或1sin 22B =，又因为()0,B π∈，所以3B π=.(2)解：由（1）结合正弦定理sin sin sin a b c A B C==sin sin 3b c C π==，所以()sin A B c A +===所以133cos 913sin 22sin 2tan 2ABC A A S ac B A A +===+，又由ABC 为锐角三角形，且3B π=，则022032A A πππ⎧<<⎪⎪⎨⎪<-<⎪⎩，解得62A ππ<<，因为tan y x =在,62x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭单调递增，所以tan 3A >，所以2ABC S <<，即ABC S ⎝∈ .4．（2022·黑龙江·齐齐哈尔市恒昌中学校高二期中）在ABC 中，设角A ，B ，C 的对边长分别为a ，b ，c ，已知sin sin sin sin a b A C c A B--=+．(1)求角B 的值；(2)若ABC 为锐角三角形，且c ＝1，求ABC 的面积S 的取值范围．【答案】(1)60B =︒(2)S ∈⎝⎭(1)由已知及正弦定理，得a b a c c a b--=+，即()()()a b a b c a c -+=-，即222a b ac c -=-，即222a c b ac +-=．由余弦定理，得2221cos 22a cb B ac +-==，因为()0,180B ∈︒︒，所以60B =︒．(2)因为120A C +=︒，c ＝1，由正弦定理，得()sin 120sin sin 1sin sin 2sin 2tan 2C c A C C a C C C C ︒-+====+所以11sin sin 601228tan S ac B C ⎛⎫==︒=+ ⎪ ⎪⎝⎭因为ABC 为锐角三角形，则3090C ︒<<︒，从而tan ,3C ⎫∈+∞⎪⎪⎝⎭，所以82S ⎛∈ ⎝⎭5．（2022·广东茂名·高一阶段练习）在△ABC 中，设角A ，B ，C 的对边长分别为a ，b ，c ，已知sin sin sin A B a c C a b--=+．(1)求角B 的值；(2)若△ABC 为锐角三角形，且2c =，求△ABC 的面积S 的取值范围．【答案】(1)60°；(2)2⎛ ⎝﹒(1)∵sin sin sin A B a c C a b--=+，∴由正弦定理得a b a c c a b --=+，即()()()a b a b c a c -+=-，即222a b ac c -=-，即222a c b ac +-=，由余弦定理得2221cos 22a cb B ac +-==，∵()0,180B ∈︒︒，∴60B =︒；(2)∵B =60°，∴120A C +=︒，即A =120°-C ，又∵2c =，∴由正弦定理得()2sin 120sin 1sin sin C c A a C C ︒-====，∴1sin sin 60122tan ABC S ac B a C ⎫==︒=+⎪⎪⎝⎭△，∵△ABC 为锐角三角形，∴090090120A C A C ︒<<︒⎧⎪︒<<︒⎨⎪=︒-⎩，解得3090C ︒<<︒，从而tan C ⎫∈+∞⎪⎪⎝⎭，∴2S ⎛∈ ⎝．6．（2022·湖北·宜昌市夷陵中学高一期中）在ABC 中，角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ．已知cos cos 2sin a b B A C c c+=．(1)求角C 的大小；(2)若ABC 是锐角三角形，且4b =，求ABC 面积的取值范围．【答案】(1)6C π=或56C π=(2))3(1)由正弦定理可得sin cos sin cos cos cos =2sin sin a b A B B A B A C c c C++=整理得2sin()sin 2sin A B C C+==因为(0,)C π∈，所以sin 0C >，所以1sin 2C =，所以6C π=或56C π=(2)因为4b =，所以1sin 26ABC S ab a π== ，由正弦定理可得54sin()sin 26sin sin tan B b A a B B Bπ-===+因为ABC 是锐角三角形，所以6C π=，所以,500262πππB B <<<-<所以32B ππ<<所以tan 0B >，10tan 3B <<可得3a <<即ABC面积的取值范围为)37．（2022·江苏省苏州第十中学校高一期中）已知ABC 中，a ，b ，c 分别为角A ，B ，C 的对边，且()2cos cos a b C c B-=(1)求角C(2)若2a =，3b =，CD 为角C 的平分线，求CD 的长；(3)若cos cos 4a B b A +=，求锐角ABC 面积的取值范围.【答案】(1)3π3⎛ ⎝(1)解：由()2cos cos a b C c B -=及正弦定理得()2sin sin cos sin cos A B C C B-=所以()2sin cos sin sin A C B C A=+=∴sin 0A ≠，∴1cos 2C =∵0C π<<，∴3C π=(2)解：设CD x =由+= ACD BCD ABC S S S得1111132622222x x ⋅⋅+⋅⋅=⨯.解得5x =，即角平分线CD的长度为5(3)解：设ABC 外接圆半径为R ，由cos cos 4a B b A +=2sin cos 2sin cos 4R A B R B A +=，即2sin 4R C =，即42sin sin c R C C ==，∴4c =所以ABC 的面积13sin 24S ab C ab ==∵sin sin b a B A ==3a A =，b B =∴2sin sin 33S A A π⎛⎫=- ⎪⎝⎭22sin sin cos sin 333A A A ππ⎛⎫=- ⎪⎝⎭1sin sin 322A A A ⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭21cos sin 322A A A ⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭11cos23444A A ⎛⎫=-+ ⎪ ⎪⎝⎭26A π⎛⎫=- ⎪⎝⎭∵02A π<<，02B π<<，23A B π+=，∴2032A <-<ππ，∴62A ππ<<，∴52666A πππ<-<，∴1sin 2126A π⎛⎫<-≤ ⎪⎝⎭，∴3S ⎛∈ ⎝第三部分：高考真题感悟1．（2021·北京·高考真题）在ABC 中，2cos c b B =，23C π=．（1）求B Ð；（2）再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知，使ABC 存在且唯一确定，求BC 边上中线的长．条件①：c =；条件②：ABC的周长为4+条件③：ABC【答案】（1）6π；（2）答案不唯一，具体见解析．（1）2cos c b B = ，则由正弦定理可得sin 2sin cos C B B =，2sin 2sin3B π∴==23C π= ，0,3B π⎛⎫∴∈ ⎪⎝⎭，220,3B π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，23B π∴=，解得6B π=；（2）若选择①：由正弦定理结合（1）可得sin 21sin 2c C b B ===，与c =矛盾，故这样的ABC 不存在；若选择②：由（1）可得6A π=，设ABC 的外接圆半径为R ，则由正弦定理可得2sin6a b R R π===，22sin3c R π==，则周长24a b c R ++=+=+解得2R =，则2,a c ==由余弦定理可得BC 边上的中线的长度为：若选择③：由（1）可得6A π=，即a b =，则211sin 22ABC S ab C a ==⨯ a =则由余弦定理可得BC 边上的中线的长度为：2.2．（2019·全国·高考真题（理））ABC ∆的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ，已知sin sin 2A C a b A +=．（1）求B ；（2）若ABC ∆为锐角三角形，且1c =，求ABC ∆面积的取值范围．【答案】(1)3B π=;(2).(1)根据题意sin sin 2A C a b A +=，由正弦定理得sin sin sin sin 2A C AB A +=，因为0A π<<，故sin 0A >，消去sin A 得sinsin 2A C B +=．0<B π<，02A C π+<<因为故2A C B +=或者2A CB π++=，而根据题意A BC π++=，故2A CB π++=不成立，所以2AC B +=，又因为A B C π++=，代入得3B π=，所以3B π=.(2)因为ABC 是锐角三角形，由（1）知3B π=，A B C π++=得到23A C π+=，故022032C C πππ⎧<<⎪⎪⎨⎪<-<⎪⎩，解得62C ππ<<.又应用正弦定理sin sin a c A C=，1c =，由三角形面积公式有：222sin()111sin 3sin sin sin 222sin sin ABC C a A S ac B c B c B c C C π-=⋅=⋅=⋅=22sin cos cos sin 2123133(sin cos )4sin 43tan 38tan 8C C C C C ππππ-=⋅-=+.又因,tan 62C C ππ<<>318tan C <<故82ABC S << .故ABC S的取值范围是3．（2017·上海·高考真题）已知函数()()221cos sin ,0,2f x x x x π=-+∈．（1）求()f x 的单调递增区间；（2）设ABC 为锐角三角形，角A所对边a =角B 所对边5b =，若()0f A =，求ABC 的面积．【答案】（1）,2p p ÷ê÷÷êøë；（2（1）依题意()()2211()cos sin cos 20,π22f x x x x x =-+=+Î，由2ππ22πk x k -≤≤得πππ2k x k -≤≤，令1k =得ππ2x ≤≤.所以()f x 的单调递增区间,2p p ÷ê÷÷êøë.（2）由于a b <，所以A 为锐角，即π0,02π2A A <<<<.由()0f A =，得11cos 20,cos 222A A +==-，所以2ππ2,33A A ==.由余弦定理得2222cos a b c bc A =+-⋅，2560c c -+=，解得2c =或3c =.当2c =时，222cos 0238a cb B ac +-==-<，则B 为钝角，与已知三角形ABC 为锐角三角形矛盾.所以3c =.所以三角形ABC的面积为11sin 5322bc A =⨯⨯=4．（2013·湖北·高考真题（文））在△ABC 中，角A ，B ，C 对应的边分别是a ，b ，c ，已知cos2A ﹣3cos （B+C ）=1．（1）求角A 的大小；（2）若△ABC 的面积S=5，b=5，求sinBsinC 的值．【答案】（1）（2）57试题解析：（1）由cos 2A －3cos(B ＋C)＝1，得2cos 2A ＋3cos A －2＝0，即(2cos A －1)(cos A ＋2)＝0，解得cos A ＝或cos A ＝－2(舍去)．因为0<A<π，所以A＝.（2）由S ＝bcsin A ＝bc×＝bc ＝5，得bc ＝20，又b ＝5，知c ＝4.由余弦定理得a 2＝b 2＋c 2－2bccos A ＝25＋16－20＝21，故a ＝.从而由正弦定理得sin B sin C ＝sin A×sin A ＝sin 2A ＝×＝.5．（2015·山东·高考真题（理））设()2sin cos cos 4f x x x x π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭.（Ⅰ）求()f x 的单调区间；（Ⅱ）在锐角ABC ∆中，角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,若0,12A f a ⎛⎫== ⎪⎝⎭,求ABC ∆面积的最大值.【答案】（Ⅰ）单调递增区间是(),44k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦；单调递减区间是()3,44k k k Z ππππ⎡⎤++∈⎢⎥⎣⎦（Ⅱ）ABC ∆面积的最大值为24试题解析：解：（Ⅰ）由题意知()1cos 2sin 2222x x f x π⎛⎫++ ⎪⎝⎭=-sin 21sin 21sin 2222x x x -=-=-由222,22k x k k Z ππππ-+≤≤+∈可得,44k x k k Zππππ-+≤≤+∈由3222,22k x k k Z ππππ+≤≤+∈可得3,44k x k k Z ππππ+≤≤+∈所以函数()f x 的单调递增区间是(),44k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦；单调递减区间是()3,44k k k Z ππππ⎡⎤++∈⎢⎥⎣⎦（Ⅱ）由1sin 0,22A f A ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭得1sin 2A =由题意知A 为锐角，所以cos A =由余弦定理：2222cos a b c bc A=+-可得：2212b c bc+=+≥即：2bc ≤当且仅当b c =时等号成立.因此12sin 24bc A ≤所以ABC ∆。

几何法证明不等式用解析法证明不等式：[(a+b)/2]^2(a,b∈R ，且a≠b)设一个正方形的边为 C,有 4 个直角三角形拼成这个正方形 ,设三角形的一条直角边为 A,另一条直角边为 B, (B>A) A=B, 刚好构成,若 A 不等于 B 时 ,侧中间会出现一个小正方形 ,所以小正方形的面积为(B-A)^2,经化简有(B+A)^2=4AB, 所以有((A+B)/2)^2=AB, 又因为(A^2+B^2)/2>=AB, 所以有((A+B)/2)^2 可以在直角三角形内解决该问题=[(a+b)/2]^2-(a^2+b^2)/2=/4=-(a-b)^2/4能不能用几何方法证明不等式，举例一下。

比如证明 SIN x 不大于 x (x 范围是 0 到兀/2 ，闭区间)做出一个单位圆，以 O 为顶点， x 轴为角的一条边任取第一象限一个角 x，它所对应的弧长就是 1*x=x那个角另一条边与圆有一个交点交点到 x 轴的距离就是 SIN x因为点到直线，垂线段长度最小，所以 SIN x 小于等于 x ，当且尽当 x=0 时，取等已经有的方法：第一数学归纳法 2 种;反向归纳法(特殊到一般从 2^k 过渡到 n);重复递归利用结论法;凸函数性质法;能给出其他方法的就给分(a1+a2+... +an)/n≥(a1a2...an)^(1/n)一个是算术，一个是几何。

人类认认识算术才有几何，人类吃饱了就去研究细微的东西，所以明显有后者小于前者的结论，这么简单都不懂，叼佬就是叼佬^_ ^搞笑归搞笑，我觉得可以这样做，题目结论相当于证(a1+a2+... +an)/n-(a1a2...an)^(1/n) ≥0我们记 f(a1,a2, ……,an)=(a1+a2+... +an)/n-(a1a2...an)^(1/n) 这时n 看做固定的。

我们讨论 f 的极值，它是一个 n 元函数，它是没有最大值的(这个显然)我们考虑各元偏导都等于 0 ，得到方程组，然后解出a1=a2= …… =an再代入 f 中得 0 ，从而 f≥0 ，里面的具体步骤私下聊，写太麻烦了。

第08讲不等式的基本性质知识点一不等式(1)不等式的定义用数学符号“>”“<”“≥”“≤”“≠”连接两个数或代数式，含有这些不等号的式子叫作不等式．(2)关于a≥b和a≤b的含义①不等式a≥b应读作：“a大于或等于b”，其含义是a>b或a＝b，等价于“a不小于b”，即若a>b 或a＝b中有一个正确，则a≥b正确．②不等式a≤b应读作：“a小于或等于b”，其含义是a<b或a＝b，等价于“a不大于b”，即若a<b 或a＝b中有一个正确，则a≤b正确．(3)不等式中常用符号语言大于小于大于或等于小于或等于至多至少不少于不多于><≥≤≤≥≥≤知识点二两个实数的大小比较1．文字叙述(1)当a－b为正数时，称a>b；(2)当a－b为零时，称a＝b；(3)当a－b为负数时，称a<b．2．符号表示(1)a>b⇔a－b>0；(2)a＝b⇔a－b＝0；(3)a<b⇔a－b<0.3．p⇔q的含义提示：p⇔q的含义是p可以推出q，q也可以推出p，即p与q可以互推．知识点三不等式的性质不等式的性质性质1(自反性)a＞b⇔b＜a性质2(传递性)a＞b，b＞c⇒a＞c性质3(加法保号性)a＞b⇔a＋c＞b＋c性质4(乘正保号性、乘a＞b，c＞0⇒ac＞bc；a＞b，c＜0⇒ac＜bc负改号性)性质5(同向可加性)a＞b，c＞d⇒a＋c＞b＋d性质6(全正可乘性)a＞b＞0，c＞d＞0⇒ac＞bd性质7(拓展)a>b>0⇒a n>b n(n∈N*)考点一：实数比较大小例1(1)已知x <1，比较x 3－1与2x 2－2x 的大小；(2)已知a >0，试比较a 与1a的大小．【解析】(1)(x 3－1)－(2x 2－2x )＝(x －1)(x 2＋x ＋1)－2x (x －1)＝(x －1)(x 2－x ＋1)＝(x －1)21324x ⎡⎤⎛⎫-+⎢ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦.∵x <1，∴x －1<0.x －122＋34>0，∴(x －1)21324x ⎡⎤⎛⎫-+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦<0.即x 3－1<2x 2－2x .(2)∵a －1a ＝a 2－1a ＝（a －1）（a ＋1）a，又∵a >0，∴当a >1时，（a －1）（a ＋1）a >0，有a >1a ；当a ＝1时，（a －1）（a ＋1）a＝0，有a ＝1a ；当0<a <1时，（a －1）（a ＋1）a <0，有a <1a .综上，当a >1时，a >1a ；当a ＝1时，a ＝1a ；当0<a <1时，a <1a.【总结】1．利用作差法比较大小的四个步骤(1)作差：对要比较大小的两个式子作差；(2)变形：对差式通过通分、因式分解、配方等手段进行变形；(3)判断符号：对变形后的结果结合题设条件判断出差的符号；(4)得出结论．2．作商法比较大小如果两实数同号，亦可采用作商法来比较大小，即作商后看商是大于1，等于1，还是小于1.方法如下：依据a >0，b >0，ab>1⇔a >b ；ab＝1⇔a ＝b ；ab<1⇔a <b a <0，b <0，ab >1⇔a <b ；ab ＝1⇔a ＝b ；ab<1⇔a >b 应用范围两同号实数比较大小或分式、积、幂之间比较大小步骤(1)作商；(2)变形；(3)判断商值与1的大小；(4)下结论变式已知a ≥1，试比较M ＝a ＋1－a 和N ＝a －a －1的大小．【解析】（方法1）因为a ≥1，所以M ＝a ＋1－a >0，N ＝a －a －1>0.所以M N ＝a ＋1－a a －a －1＝a ＋a －1a ＋1＋a.因为a ＋1＋a >a ＋a －1>0，所以MN<1，所以M <N .（方法2）因为a ≥1，所以M ＝a ＋1－a >0，N ＝a －a －1>0.又1M ＝1a ＋1－a ＝a ＋1＋a ，1N ＝1a －a －1＝a ＋a －1，所以1M >1N>0，所以M <N .考点二：不等式的性质例2(1)下列命题中正确的是()A.若0>a >b ，则a 2>b 2B.若a 2>b 2，则a >b >0C.若a >b ，则b a<1 D.若a >b ，则a 3>b 3(2)若c >a >b >0，求证：a c －a >bc －b.(1)【答案】D【解析】对于A ，由0>a >b 可知，0<－a <－b ，则(－b )2>(－a )2，即b 2>a 2，故错误；对于B ，还可能a <b <0，故错误；对于C ，只有当a >0且a >b 时，ba <1才成立，故错误；对于D ，若a >b >0，则a 3>b 3；若a ≥0>b ，则a 3≥0，b 3<0，所以a 3>b 3；若0>a >b ，则－b >－a >0，所以(－b )3>(－a )3，即－a 3<－b 3，所以a 3>b 3.综上，若a >b ，则a 3>b 3，故正确．(2)【解析】证明：因为a >b >0⇒－a <－b ⇒c －a <c －b .因为c >a ，所以c －a >0，所以0<c －a <c －b .上式两边同乘1（c －a ）（c －b ），得1c －a >1c －b>0.又因为a >b >0，所以a c －a >bc －b.变式若a >b >0，c <d <0，e <0，求证：e （a －c ）2>e（b －d ）2.【解析】证明：∵c <d <0，∴－c >－d >0.又a >b >0，∴a －c >b －d >0，则(a －c )2>(b －d )2>0，即1（a －c ）2<1（b －d ）2.又e <0，∴e （a －c ）2>e（b －d ）2.考点三：利用不等式的性质解不等式例3解不等式：x －13－x ＋26>4＋3x2，并用不等式的性质说明理由．【解析】去分母，得2(x －1)－(x ＋2)>3(4＋3x ).(性质4)去括号，得2x －2－x －2>12＋9x .移项，得2x －x －9x >2＋2＋12.(性质3)合并同类项，得－8x >16，即8x <－16.系数化为1，得x <－2.(性质4)【总结】变式已知关于x 的方程3(x －2a )＋2＝x －a ＋1的解满足不等式2(x －5)≥8a ，求a 的取值范围．【解析】解方程，得x ＝5a －12.将其代入不等式，得≥8a .去括号，得5a －1－10≥8a .移项，得5a －8a ≥1＋10.合并同类项，得－3a ≥11.系数化为1，得a ≤－113.考点四：利用不等式的性质求代数式的取值范围例4已知1＜a ＜4，2＜b ＜8，试求2a ＋3b 与a －b 的取值范围．【解析】∵1＜a ＜4，2＜b ＜8，∴2＜2a ＜8，6＜3b ＜24.∴8＜2a ＋3b ＜32.∵2＜b ＜8，∴－8＜－b ＜－2.又∵1＜a ＜4，∴1＋(－8)＜a ＋(－b )＜4＋(－2)，即－7＜a －b ＜2.【总结】变式（1）已知1＜a ＜4，2＜b ＜8，试求ab的取值范围．【解析】∵2＜b ＜8，∴18＜1b ＜12，而1＜a ＜4，∴1×18＜a ×1b ＜4×12，即18＜ab＜2.（2）已知1≤a ＋b ≤4，－1≤a －b ≤2，求4a －2b 的取值范围．【解析】（方法1）设u ＝a ＋b ，v ＝a －b 得a ＝u ＋v 2，b ＝u －v2，∴4a －2b ＝2u ＋2v －u ＋v ＝u ＋3v .∵1≤u ≤4，－1≤v ≤2，∴－3≤3v ≤6.则－2≤u ＋3v ≤10，即－2≤4a －2b ≤10.（方法2）令4a －2b ＝x (a ＋b )＋y (a －b )，∴4a －2b ＝(x ＋y )a ＋(x －y )b .＋y ＝4，－y ＝－2，＝1，＝3.≤a ＋b ≤4，3≤3（a －b ）≤6.∴－2≤4a －2b ≤10.1．若abcd ＜0，且a ＞0，b ＞c ，d ＜0，则()A.b ＜0，c ＜0B ．b ＞0，c ＞0C.b ＞0，c ＜0D ．0＜c ＜b 或c ＜b ＜0【答案】D【解析】由a ＞0，d ＜0，且abcd ＜0，知bc ＞0，又∵b ＞c ，∴0＜c ＜b 或c ＜b ＜0.2．已知a ，b ，c 为不全相等的实数，P ＝a 2＋b 2＋c 2＋3，Q ＝2(a ＋b ＋c )，那么P 与Q 的大小关系是()A.P ＞Q B ．P ≥Q C.P ＜Q D ．P ≤Q【答案】A【解析】因为P －Q ＝a 2＋b 2＋c 2＋3－2(a ＋b ＋c )＝(a －1)2＋(b －1)2＋(c －1)2，所以当a ，b ，c 为不全相等的实数时，有P －Q ＞0，即P ＞Q .故选A.3．(多选)已知x >y >z ，x ＋y ＋z ＝0，则下列不等式中一定成立的是()A.x ＋y >y ＋z B ．xz <yz C.xy >xz D ．x |y |>z |y |【答案】ABC【解析】因为x >y >z ，x ＋y ＋z ＝0，所以3x >x ＋y ＋z ＝0，3z <x ＋y ＋z ＝0，所以x >0，z <0.>0，>z ，可得xy >xz ，故C 成立；由不等式的性质知A 、B 均成立；当x ＝1，y ＝0，z ＝－1，满足x >y >z ，且x ＋y ＋z ＝0，显然D 不成立．4．若0＜x ＜1，则x ，1x，x ，x 2中最小的是________．【答案】x 2【解析】因为0＜x ＜1，所以1x＞1，0＜x ＜1，0＜x 2＜1.因为x x ＝x ＜1，x 2x ＝x ＜1，所以x ＜x ，x 2＜x ，即x 2＜x ＜x ＜1x ，故最小的是x 2.5．已知x >y >0，试比较x 3－2y 3与xy 2－2x 2y 的大小．【解析】由题意，知(x 3－2y 3)－(xy 2－2x 2y )＝x 3－xy 2＋2x 2y －2y 3＝x (x 2－y 2)＋2y (x 2－y 2)＝(x 2－y 2)·(x ＋2y )＝(x －y )(x ＋y )(x ＋2y )，∵x >y >0，∴x －y >0，x ＋y >0，x ＋2y >0，∴(x 3－2y 3)－(xy 2－2x 2y )>0，即x 3－2y 3>xy 2－2x 2y .6．已知a ，b ，c ，d ∈R ，则下列命题中必成立的是()A ．若a ＞b ，c ＞b ，则a ＞cB ．若a ＞－b ，则c －a ＜c ＋bC ．若a ＞b ，c ＜d ，则a c ＞bd D ．若a 2＞b 2，则－a ＜－b 【答案】B【解析】选项A ，若a ＝4，b ＝2，c ＝5，显然不成立；选项C 不满足倒数不等式的条件，如a ＞b ＞0，c ＜0＜d 时，不成立；选项D 只有a ＞b ＞0时才可以，否则如a ＝－1，b ＝0时不成立，故选B ．7．设a ＝3x 2－x ＋1，b ＝2x 2＋x ，则()A ．a ＞bB ．a ＜bC ．a ≥bD ．a ≤b【答案】C【解析】a －b ＝(3x 2－x ＋1)－(2x 2＋x )＝x 2－2x ＋1＝(x －1)2≥0，∴a ≥b ．8．若－1<α<β<1，则α－β的取值范围为________．【答案】(－2,0)【解析】由－1<α<1，－1<β<1，得－1<－β<1．所以－2<α－β<2，但α<β，故知－2<α－β<0．9．已知角α，β满足－π2<α－β<π2，0<α＋β<π，则3α－β的取值范围是________．【答案】(－π，2π)【解析】结合题意可知3α－β＝2(α－β)＋(α＋β)，且2(α－β)∈(－π，π)，α＋β∈(0，π)，利用不等式的性质可知3α－β的取值范围是(－π，2π)．10．已知12<a <60,15<b <36，则a －b 的取值范围为________，ab的取值范围为________．【答案】(－24,45)【解析】∵15<b <36，∴－36<－b <－15，又12<a <60，∴12－36<a －b <60－15，即－24<a －b <45，∵136<1b <115，∴1236<a b <6015，∴13<ab<4．1．下列结论成立的是()A.若ac >bc ，则a >bB.若a >b ，则a 2>b 2C.若a >b ，c <d ，则a ＋c >b ＋dD.若a >b ，c >d ，则a －d >b －c【答案】D【解析】对于A ，当c <0时，A 不成立；对于B ，取a ＝－1，b ＝－2时，B 不成立；对于C ，a >b ，c <d ，取a ＝2，b ＝1，c ＝3，d ＝4，则a ＋c ＝b ＋d ，因此C 不成立；对于D ，因为c >d ，所以－d >－c ，又a >b ，所以a －d >b －c ，因此D 成立．故选D.2．已知0<a 1<1，0<a 2<1，记M ＝a 1a 2，N ＝a 1＋a 2－1，则M 与N 的大小关系是()A.M <N B ．M >N C.M ＝N D ．M ≥N【答案】B【解析】∵0<a 1<1，0<a 2<1，∴－1<a 1－1<0，－1<a 2－1<0，∴M －N ＝a 1a 2－(a 1＋a 2－1)＝a 1a 2－a 1－a 2＋1＝a 1(a 2－1)－(a 2－1)＝(a 1－1)(a 2－1)>0，∴M >N .3．有外表一样，质量不同的四个小球，它们的质量分别是a ，b ，c ，d .已知a ＋b ＝c ＋d ，a ＋d >b ＋c ，a ＋c <b ，则这四个小球的质量由大到小的排列顺序是()A.d >b >a >cB ．b >c >d >aC.d >b >c >a D ．c >a >d >b【答案】A【解析】因为a ＋b ＝c ＋d ，a ＋d >b ＋c ，所以2a >2c ，即a >c ，因此b <d .因为a ＋c <b ，所以a <b .综上可得d >b >a >c .故选A.4．若－1<α<β<1，则下列各式中恒成立的是()A.－2<α－β<0B.－2<α－β<－1C.－1<α－β<0D.－1<α－β<1【答案】A【解析】由－1<α<1，－1<β<1，得－1<－β<1，∴－2<α－β<2.又∵α<β，故知－2<α－β<0.5．同学们在生活中都有过陪同爸爸妈妈去加油站加油的经历，小明发现一个有趣的现象：爸爸和妈妈加油习惯有所不同．爸爸每次加油都说“师傅，给我加300元的油”，而妈妈则说“师傅帮我把油箱加满”，这个时候小明若有所思，如果爸爸、妈妈加油两次，第一次加油汽油单价为x 元/升，第二次加油汽油单价是y 元/升(x ≠y )，妈妈每次加满油箱，需加油a 升，我们规定谁的平均单价低谁就合算，则爸爸、妈妈更合算的是()A.爸爸B ．妈妈C.一样D ．不确定【答案】A【解析】由题意，妈妈两次加油共需付款a (x ＋y )元，爸爸两次能加300x ＋300y ＝300（x ＋y ）xy升油，设爸爸两次加油的平均单价为M 元/升，妈妈两次加油的平均单价为N 元/升，则M ＝600300（x ＋y ）xy ＝2xy x ＋y ，N ＝a （x ＋y ）2a ＝x ＋y2，且x ≠y ，∴N －M ＝x ＋y 2－2xyx ＋y ＝（x －y ）22（x ＋y ）＞0，∴爸爸的加油方式更合算．故选A.6．(多选)若1a <1b<0，则下列结论正确的是()A.a 2<b 2B ．ab <b 2C.a ＋b <0D ．|a |＋|b |>|a ＋b |【答案】ABC 【解析】∵1a <1b<0，∴b <a <0，∴a 2<b 2，ab <b 2，a ＋b <0，|a |＋|b |＝|a ＋b |.故选A 、B 、C.7．(多选)已知a ，b ，c ，m ∈R ，则下列推证中不正确的是()A.a ＞b ⇒am 2＞bm 2B.a c ＞bc⇒a ＞b C.ac 2＞bc 2⇒a ＞b D.a 2＞b 2，ab ＞0⇒1a ＜1b【答案】ABD【解析】A ，m ＝0时不成立；B ，c ＜0时不成立；C ，ac 2＞bc 2，两边同除以c 2，可得a ＞b ，正确；D ，由a 2＞b 2，ab ＞0，取a ＝－2，b ＝－1，可得1a ＞1b，不成立．故选A 、B 、D.8．比较大小：a 2＋b 2＋c 2________2(a ＋b ＋c )－4.【答案】＞【解析】a 2＋b 2＋c 2－[2(a ＋b ＋c )－4]＝a 2＋b 2＋c 2－2a －2b －2c ＋4＝(a －1)2＋(b －1)2＋(c －1)2＋1≥1＞0，故a 2＋b 2＋c 2＞2(a ＋b ＋c )－4.9．a 2与a －1的大小关系为________．【答案】a 2＞a －1【解析】因为a 2－(a －1)＝a 2－a ＋1＝(a －12)2＋34＞0，所以a 2＞a －1.10．下列命题中，正确的是________.①若a ＞b ，c ＞d ，则ac 2＞bd 2；②若a ＜b ，则3a ＜3b ；③若a ＜b ＜0，则1a ＞1b ；④若a ＞b ＞0，c ＞d ＞0，则a c ＞bd；⑤若a ＜b ＜0，c ＜d ＜0，则ac ＜bd .【答案】②③【解析】对①，举反例，取a ＝2，b ＝1，c ＝－1，d ＝－2，不成立，错误；对②，开三次方根不改变大小关系，正确；对③，是不等式的性质，正确；对④，取a ＝4，b ＝3，c ＝4，d ＝3，不成立，错误；对⑤，负数越小绝对值越大，应该是ac ＞bd ，错误．11．解不等式2－x －13＜x ＋12，并用不等式的性质说明理由．【解析】由2－x －13＜x ＋12，两边同乘以6，得12－2(x －1)＜3(x ＋1)，(不等式的性质4)即12－2x ＋2＜3x ＋3，两边同时加2x －3，得11＜5x ，(不等式的性质3)即5x ＞11，(不等式的性质1)两边同乘以15，得x ＞115，(不等式的性质4)|x .[素养提升练]12．已知实数a ，b ，则“a ＋ba －b＞0”是“|a |＞|b |”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分又不必要条件【答案】C 【解析】a ＋ba －b＞0⇔(a ＋b )(a －b )＞0⇔a 2－b 2＞0⇔a 2＞b 2⇔|a |＞|b |，为充要条件．故选C.13．(多选)已知a ，b ，c ∈R ，下列命题为真命题的是()A.若a ＜b ＜0，则a 2＜ab ＜b 2B.若a ＞b ，则ac 2≥bc 2C.若ac 2＞bc 2，则a ＞bD.若b ＜a ＜0，则1a ＜1b【答案】BCD【解析】对于A ，当a ＜b ＜0时，a 2－ab ＝a (a －b )＞0，∴a 2＞ab ，A 错误；对于B ，若a ＞b ，当c ＝0时，则ac 2＝bc 2，若c ≠0，则c 2＞0，则有ac 2＞bc 2，B 正确；对于C ，若ac 2＞bc 2，则c 2≠0，∴a ＞b ，C 正确；对于D ，当0＞a ＞b 时，1a －1b ＝b －a ab ＜0，∴1a ＜1b ，D 正确．故选B 、C 、D.14．已知－1≤x ＋y ≤4，且2≤x －y ≤3，则z ＝2x －3y 的取值范围是________．【答案】[3，8]【解析】∵z ＝－12(x ＋y )＋52(x －y )，－2≤－12(x ＋y )≤12，5≤52(x －y )≤152，∴3≤－12(x ＋y )＋52(x －y )≤8，∴z 的取值范围是3≤z ≤8.15．给出下列命题：①a ＞b ⇒ac 2＞bc 2；②a ＞|b |⇒a 4＞b 4；③a ＞b ⇒a 3＞b 3；④|a |＞b ⇒a 2＞b 2.其中正确命题的序号是________．【答案】②③【解析】①当c 2＝0时不成立；②因为a ＞|b |≥0，所以a 2＞|b |2，即a 2＞b 2，所以a 4＞b 4，所以正确；③当a ＞b 时，a 3－b 3＝(a －b )(a 2＋ab ＋b 2)＝(a －b ＋34b 2＞0，成立；④当b ＜0时，不一定成立．如：|2|＞－3，但22＜(－3)2.16．已知－1＜x ＜y ＜0，比较1x ，1y，x 2，y 2的大小关系．【解析】因为－1＜x ＜y ＜0，根据实数的性质，可得x 2＞0，y 2＞0，1x ＜0，1y ＜0，由x 2－y 2＝(x ＋y )(x －y )，且1x －1y ＝y －x xy，又由－1＜x ＜y ＜0，可得x ＋y ＜0，x －y ＜0，xy ＞0，所以(x ＋y )(x －y )＞0，且y －x xy＞0，即x 2＞y 2＞0且0＞1x ＞1y ，所以x 2＞y 2＞1x ＞1y .17．已知三个不等式：①ab ＞0；②c a ＞d b；③bc ＞ad .若以其中两个作为条件，余下的一个作为结论，请写出一个真命题，并写出推理过程．【解析】(1)①②⇒③，即若ab ＞0且c a ＞d b ，则bc ＞ad .因为c a ＞d b 且ab ＞0，所以c a ·ab ＞d b·ab ⇒bc ＞ad ，则命题成立．(2)①③⇒②，即若ab ＞0且bc ＞ad ，则c a ＞d b.因为ab ＞0，所以1ab ＞0，又因为bc ＞ad ，所以bc ·1ab ＞ad ·1ab ⇒c a ＞d b，则命题成立．18．下列关于糖水浓度的问题，能提炼出怎样的不等关系呢？(1)如果向一杯糖水里加糖，糖水变甜了；(2)把原来的糖水(淡)与加糖后的糖水(浓)混合到一起，得到的糖水一定比淡的浓、比浓的淡；(3)如果向一杯糖水里加水，糖水变淡了．【解析】(1)设糖水b 克，含糖a 克，糖水浓度为a b ，加入m 克糖，即证明不等式a ＋m b ＋m ＞a b (其中a ，b ，m 为正实数，且b ＞a )成立．不妨用作差比较法，证明如下：a ＋mb ＋m －a b ＝b （a ＋m ）－a （b ＋m ）b （b ＋m ）＝m （b －a ）b （b ＋m ）.∵a ，b ，m 为正实数，且a ＜b ，∴b ＋m ＞0，b －a ＞0，∴m （b －a ）b （b ＋m ）＞0，即a ＋m b ＋m＞a b .(2)设原糖水b 克，含糖a 克，糖水浓度为a b ；另一份糖水d 克，含糖c 克，糖水浓度为c d ，且a b ＜c d ，求证：a b ＜a ＋c b ＋d＜c d (其中b ＞a ＞0，d ＞c ＞0).证明：∵a b ＜c d，且b ＞a ＞0，d ＞c ＞0，∴ad ＜bc ，即bc －ad ＞0，a b －a ＋c b ＋d ＝ab ＋ad －ab －bc b （b ＋d ）＝ad －bc b （b ＋d ）＜0，即a b ＜a ＋c b ＋d，c d －a ＋c b ＋d ＝cb ＋cd －ad －cd d （b ＋d ）＝cb －ad d （b ＋d ）＞0，即a ＋c b ＋d ＜c d .∴a b ＜a ＋c b ＋d＜c d .(3)设原糖水b 克，含糖a 克，糖水浓度为a b ，加入m 克水，求证a b ＞a b ＋m (其中b ＞a ＞0，m ＞0).证明：a b －a b ＋m ＝ab ＋am －ab b （b ＋m ）＝am b （b ＋m ）＞0，∴a b ＞a b ＋m .。