1.2余弦定理
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1. 1. 2 余弦定理I .知识归纳1.余弦定理:三角形任何一边的平方等于其他两边的平方和减去这两边与他们夹角的余弦的积的 2倍,即:c 2a 2b 2 2ab cos Cb 2 a 2c 2 2ac cos Ba 2b 2c 2 2bc cos A2.理解定理:⑴从余弦定理的三个等式中,可得到它的变形,即余弦定理的推论:由余弦定理和余弦函数的性质可知,如果一个三角形两边的平方和等于第三边的平方,那么第三边所对的角是直角;如果两边的平方和小于第三边的平方,那么第三边所对的 角是钝角;如果两边的平方和大于第三边的平方,那么第三边所对的角是锐角;由此可知, 余弦定理可以看作勾股定理的推广。
⑵余弦定理揭示了任意三角形边角之间的客观规律,是解三角形的重要工具。
在一个三 角形中,如果知道了两边及其夹角的值,由余弦定理就可以求出第三边⑶余弦定理的每一个等式中包含四个不同的量,他们分别是三角形的三边和一个角,知 道其中三个量,便可求得第四个量。
由余弦定理的结构可知,应用余弦定理,我们可以利用 已知的两边和夹角,计算出三角形的第三边,在结合三角形的正弦定理及内角和定理,可求 出其他的角,即已知两边和他们的夹角,可求第三边和其他两个角。
由余弦定理的推论可 知,利用三角形的三边可以计算出三角形的三个角。
⑷余弦定理的推导应牢牢抓住勾股定理: c 2 a 2 b 2,并依此为思考线索得出结论(推导过程见课本)n .重难点知识讲解1 •余弦定理证明的其他方法 (1) 用坐标法证明余弦定理如图:以A 为原点,边AB 所在直线为x 轴建立直角坐标系,则A (0,0)、B (c , 0)、C (bcosA ,bsinA ),1.1.2余弦定理cosA .2 2 2b c a2bccosB2 2 . 2a cb 2accosC由两点间距离公式得B C= b2cos2A—2bccosA+ c2+ b2sin 2A,即a2= b2+ c2—2bccosA.2 2 2 2 2 2同理可证:b = a + c —2accosB, c = a + b —2abcosC.(2) 用勾股定理证明余弦定理①当三角形为锐角三角形时,如图,AA bsinC ,BD= BC—CD= a—bcosC.在Rt△ ABD中,根据勾股定理AB= AD+ BD,2 2 2所以c = (bsinC) + (a —bcosC).整理得c2= a2+ b2—2abcosC.②当三角形为钝角三角形时,如图AD= bsinC,D BD= CD- BC= bcosC—a,在Rt△ ABD中,根据勾股定理,2 2 2整理得c = a + b —2abcosC.同理可证:a = b + c —2bccosA,.2 2 2b = a +c —2accosB.2.余弦定理与勾股定理之间的联系(1) 对于余弦定理c2= a2+ b2—2abcosC中,若C= 90°,则fe2= a2+ b2,此即为勾股定理,也就是说勾股定理是余弦定理的特殊情况.(2) 余弦定理揭示了任意三角形边角之间的客观规律,也是解三角形的重要工具.有A B=A D+B D,2 2 2即c = (bsinC) + (bcosC —a),①在余弦定理中,每一个等式均含有四个量,利用方程的观点,可以知三求一.②余弦定理也为求三角形的有关量(如面积、外接圆、内切圆等)提供了工具,它可以用来判定三角形的形状,证明三角形中的有关等式,在一定程度上,它比正弦定理的应用更加广泛.特别提示:在利用余弦定理求三角形的边长时容易出现增解,原因是余弦定理中涉及的是边长的平方,求得结果常有两解,因此,解题时需特别注意三角形三边长度所应满足的基本条件.3•解三角形问题的类型解三角形的问题可以分为以下四类:(1) 已知三角形的两边和其中一边的对角,解三角形.此种情况的基本解法是先由正弦定理求出另一条边所对的角,用三角形的内角和定理求出第三个角,再用正弦定理求出第三边,注意判断解的个数.(2) 已知三角形的两角和任一边,解三角形.此种情况的基本解法是若所给边是已知角的对边时,可由正弦定理求另一边,再由三角形内角和定理求出第三个角,再由正弦定理求第三边•若所给边不是已知角的对边时,先由三角形内角和定理求第三个角,再由正弦定理求另外两边.(3) 已知两边和它们的夹角,解三角形.此种情况的基本解法是先用余弦定理求第三边,再用正弦定理或余弦定理求另一角,最后用三角形内角和定理求第三个角.(4) 已知三角形的三边,解三角形.此种情况的基本解法是先用余弦定理求出一个角,再用正弦定理或余弦定理求出另一个角,最后用三角形内角和定理,求出第三个角.要解三角形,必须已知三角形的一边的长•若已知条件中一条边的长也不给出,三角形可以是任意的,因此无法求解.川.例题分析题型一余弦定理的简单运用例1 .在ABC中,已知 a 2.3 , c 6 2 , B 600,求b 及A⑴解:I b2 a2 c2 2accosB =(2 3)2 ( 6 ,2)2 2 2 3( 6=12 ( 6 .2)2 4、3(. 3 1)=8 • b 2 2求A可以利用余弦定理,也可以利用正弦定理:解法二:•••sin A 壽E0,评述:解法二应注意确定A的取值范围。
1.2 余弦定理教学目标:1. 掌握余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题;2. 能够运用余弦定理解决一些与测量和几何计算有关的实际问题.教学重点:重点是余弦定理及其证明过程.教学难点:难点是余弦定理的推导和证明.教学过程:1. 创设情景,提出问题.问题1:修建一条高速公路,要开凿隧道将一段山体打通.现要测量该山体底侧两点间的距离,即要测量该山体两底侧A ,B 两点间的距离(如图1).请想办法解决这个问题.设计意图:这是一个学生身边的实际应用问题,在其解决的过程中得到余弦定理,自然引出本课的学习内容.2. 构建模型,解决问题.学生活动:提出的方法有,先航拍,然后根据比例尺算出距离;利用等高线量出距离等;也有学生提出在远处选一点C ,然后量出AC ,BC 的长度,再测出∠ACB .△ABC 是确定的,就可以计算出AB 的长.接下来,请三位板演其解法.法1:(构造直角三角形)如图2,过点A 作垂线交BC 于点D ,则|AD |=|AC |sin C ,|CD |=|AC |cos C ,|BD |=|BC |-|CD |=|BC |-|AC |cos C ,所以, 22||||||BD AD AB += C BC AC BC AC cos ||||2||||22⋅⋅-+=.C法2:(向量方法)如图3,因为AB AC CB =+,所以,22()AB AC CB =+222cos(),AC CB AC CB C π=++⋅⋅- 即 C BC AC BC AC AB cos ||||2||||||22⋅⋅-+=.法3:(建立直角坐标系) 建立如图4所示的直角坐标系,则A (|AC |cos C , |AC |sin C ),B (|BC |, 0),根据两点间的距离公式,可得22)0sin |(||)|cos |(|||-+-=C AC BC C AC AB ,所以,C BC AC BC AC AB cos ||||2||||||22⋅⋅-+=.活动评价:师生共同评价板演.3. 追踪成果,提出猜想.师:回顾刚刚解决的问题,我们很容易得到结论:在△ABC 中,a ,b ,c 是角A ,B ,C 的对边长,则有C ab b a c cos 2222-+=成立.类似的还有其他等式, A cb b c a cos 2222-+=,B ca a c b cos 2222-+=.正弦定理反映的是三角形中边长与角度之间的一种数量关系,因为与正弦有关,就称为正弦定理;而上面等式中都与余弦有关,就叫做余弦定理.问题2:刚才问题的解题过程是否可以作为余弦定理的证明过程?设计意图:作为定理要经过严格的证明,在解决问题中培养学生严谨的思维习惯.学生活动:经过思考得出,若把解法一作为定理的证明过程,需要对角C 进行分类讨论,即分角C 为锐角、直角、钝角三种情况进行证明;第二种和第三种解法可以作为余弦定理的证明过程.教师总结:证明余弦定理,就是证明一个等式.而在证明等式的过程中,我们可以将一般三角形的问题通过作高,转化为直角三角形的问题;还可以构造向量等式,然后利用向量的数量积将其数量化;还可以建立直角坐标系,借助两点C间的距离公式来解决,等等.4. 探幽入微,深化理解.问题3:刚刚认识了余弦定理这个“新朋友”,看一看它有什么特征?学生活动:勾股定理是余弦定理的特例. 反过来也可以说,余弦定理是勾股定理的推广;当角C 为锐角或钝角时,边长之间有不等关系 222c b a >+,222c b a <+;C ab b a c cos 2222-+=是边长a 、b 、c 的轮换式,同时等式右边的角与等式左边的边相对应;等式右边有点象完全平方,等等.教师总结:我们在观察一个等式时,就如同观察一个人一样,先从远处看,然后再近处看,先从外表再到内心深处.观察等式时,先从整体(比如轮换)再到局部(比如等式左右边角的对称),从一般到特殊,或者从特殊到一般(比如勾股定理是余弦定理的特例,余弦定理是勾股定理的推广).问题4:我们为什么要学余弦定理,学它有什么用?设计意图:让学生真正体会到学习余弦定理的必要性.同时又可以得到余弦定理能解决的三角形所满足的条件,以及余弦定理的各种变形.让学生体会在使用公式或定理时,不但要会“正向使用”还要学会“逆向使用”.学生活动:解已知三角形的两边和它们夹角的三角形;如果已知三边,可以求角,进而解出三角形,即abc b a C ac b c a B bc a c b A 2cos ,2cos ,2cos 222222222-+=-+=-+=. 5. 学以致用,拓展延伸.练习:1.在△ABC 中,若a =3,b =5,c =7,求角C .2.(1)在△ABC 中,若045,6,13==+=A c b ,解这个三角形.(2)在△ABC 中,1,60,30===c B b ,求a .学生活动:练习后相互交流得出,解答题1时,利用的是余弦定理的变形形式abc b a C 2cos 222-+=;而题2既可以利用正弦定理,也可以利用余弦定理解决. 思考:正弦定理与余弦定理间是否存在着联系呢?你能用正弦定理证明余弦定理,用余弦定理证明正弦定理吗?请同学们课后思考.。