高考数学一轮复习 第三章 第七节 解三角形应用举例突破热点题型 文(1)

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第七节 解三角形应用举例高频考点考点一 测量距离问题1.测量距离问题是高考的常考内容,既有选择、填空题,也有解答题,难度适中,属中档题.2.高考对此类问题的考查常有以下两个命题角度: (1)测量问题; (2)行程问题.[例1] (1)(2011·上海高考)在相距2千米的A ,B 两点处测量目标C ,若∠CAB =75°,∠CBA =60°,则A ,C 两点之间的距离是________千米.(2)(2013·江苏高考)如图,游客从某旅游景区的景点A 处下山至C 处有两种路径.一种是从A 沿直线步行到C ,另一种是先从A 沿索道乘缆车到B ,然后从B 沿直线步行到C .现有甲、乙两位游客从A 处下山,甲沿AC 匀速步行,速度为50 m/min.在甲出发2 min 后,乙从A 乘缆车到B ,在B 处停留1 min 后,再从B 匀速步行到C .假设缆车匀速直线运动的速度为130 m/min ,山路AC 长为1 260 m ,经测量,cos A =1213,cos C =35.①求索道AB 的长;②问乙出发多少分钟后,乙在缆车上与甲的距离最短? ③为使两位游客在C 处互相等待的时间不超过3 min ,乙步行的速度应控制在什么范围内?[自主解答] (1)如图,∠C =180°-60°-75°=45°.由正弦定理AC sin B =AB sin C ,得AC =AB ·sin Bsin C =2×3222= 6 千米.(2)①在△ABC 中,因为cos A =1213,cos C =35,所以sin A =513,sin C =45.从而sin B =sin[π-(A +C )]=sin(A +C )=sin A cos C +cos A sin C =513×35+1213×45=6365. 由正弦定理AB sin C =ACsin B,得AB=AC sin B ×sin C =1 2606365×45=1 040 m.所以索道AB 的长为1 040 m.②假设乙出发t min 后,甲、乙两游客距离为d ,此时,甲行走了(100+50t ) m ,乙距离A 处130t m ,所以由余弦定理得d 2=(100+50t )2+(130t )2-2×130t ×(100+50t )×1213=200(37t 2-70t +50),因0≤t ≤1 040130,即0≤t ≤8,故当t =3537min 时,甲、乙两游客距离最短.③由正弦定理BC sin A =ACsin B , 得BC =AC sin B ×sin A =1 2606365×513=500 m.乙从B 出发时,甲已走了50×(2+8+1)=550 m ,还需走710 m 才能到达C .设乙步行的速度为v m/min ,由题意得-3≤500v -71050≤3,解得1 25043≤v ≤62514,所以为使两位游客在C 处互相等待的时间不超过3 min ,乙步行的速度应控制在1 25043,62514(单位:m/min)范围内.[答案] (1) 6测量距离问题的常见类型及解题策略(1)测量问题.首先确定所求量所在的三角形,若其他量已知,则直接求解;若有未知量,则把未知量放在另一确定三角形中求解.(2)行程问题.首先根据题意画出图形,建立三角函数模型,然后运用正、余弦定理求解.1.如图,为了测量河的宽度,在一岸边选定两点A ,B 望对岸的标记物C ,测得∠CAB =30°,∠CBA =75°,AB =120 m ,则这条河的宽度为________.解析:∵∠CAB =30°,∠CBA =75°,∴∠ACB =75°,∴AB =AC ,∴河宽为12AC =60 m.答案:60 m 2.如图,某观测站C 在城A 的南偏西20°的方向,从城A 出发有一条走向为南偏东40°的公路,在C 处观测到距离C 处31 km 的公路上的B 处有一辆汽车正沿公路向A 城驶去,行驶了20 km 后到达D 处,测得C ,D 两处的距离为21 km ,这时此车距离A 城多少千米?解:在△BCD 中,BC =31 km ,BD =20 km ,CD =21 km ,由余弦定理得cos ∠BDC =BD2+CD2-BC22BD·CD=202+212-3122×20×21=-17,所以cos∠ADC =17,sin∠ADC=437,在△ACD中,由条件知CD=21 km,A=60°,所以sin∠ACD=sin(60°+∠ADC)=32×17+12×437=5314.由正弦定理ADsin∠ACD=CDsin A,所以AD=2132×5314=15 km,故这时此车距离A城15千米.考点二测量高度问题[例2] 某人在塔的正东沿着南偏西60°的方向前进40 m后,望见塔在东北方向,若沿途测得塔顶的最大仰角为30°,求塔高.[自主解答] 如图所示,某人在C处,AB为塔高,他沿CD前进,CD=40 m,此时∠DBF =45°.过点B作BE⊥CD于E,则∠AEB=30°.在△BCD中,CD=40 m,∠BCD=30°,∠DBC=135°,由正弦定理,得CDsin∠DBC=BDsin∠BCD,则BD=40sin 30°sin 135°=20 2.∠BDE=180°-135°-30°=15°.在Rt△BED中,BE=BD sin 15°=202×6-24=10(3-1) m.在Rt△ABE中,∠AEB=30°,则AB=BE tan 30°=103(3-3) m.故塔高为103(3-3)米.【互动探究】在本例条件下,若该人行走的速度为 6 km/h,则该人到达测得仰角最大的地方时,走了几分钟?解:设该人走了x m时到达测得仰角最大的地方,则x tan 30°=(40-x)tan 15°,即x40-x=tan 15°tan 30°=3tan 15°=3tan(45°-30°)=23-3.解得x=10(3-3).又v=6 km/h=100 m/min,故所用时间t=103-3100=3-310min.即该人到达测得仰角最大的地方时,走了3-310分钟.【方法规律】解决高度问题的注意事项(1)在解决有关高度问题时,要理解仰角、俯角(视线在水平线上方、下方的角分别称为仰角、俯角)是一个关键.(2)在实际问题中,可能会遇到空间与平面(地面)同时研究的问题,这时最好画两个图形,一个空间图形,一个平面图形,这样处理起来既清楚又不容易搞错.(3)高度问题一般是把它转化成三角形的问题,要注意三角形中的边角关系的应用,若是空间的问题要注意空间图形和平面图形的结合.如图,在山顶铁塔上B 处测得地面上一点A 的俯角为α=60°,在塔底C 处测得A 处的俯角为β=45°,已知铁塔BC 部分的高为24 3 m,则山高CD =________m.解:由已知条件可得tan ∠BAD =BD AD ,tan ∠CAD =CD AD,则tan ∠BAC =tan(60°-45°)=BD AD -CD AD 1+BD AD ×CD AD=BC ·AD AD 2+BD ·CD =243·CD CD 2+243+CD ·CD =123123+CD =2-3,解得CD =(36+123) m.答案:36+12 3考点三测量角度问题[例3] 某港口O 要将一件重要物品用小艇送到一艘正在航行的轮船上.在小艇出发时,轮船位于港口O 北偏西30°且与该港口相距20海里的A 处,并正以30海里/小时的航行速度沿正东方向匀速行驶.假设该小艇沿直线方向以v 海里/小时的航行速度匀速行驶,经过t 小时与轮船相遇.(1)若希望相遇时小艇的航行距离最小,则小艇航行速度的大小应为多少? (2)假设小艇的最高航行速度只能达到30海里/小时,试设计航行方案(即确定航行方向和航行速度的大小),使得小艇能以最短时间与轮船相遇,并说明理由.[自主解答] (1)法一:设相遇时小艇航行的距离为S 海里,则 S =900t 2+400-2·30t ·20·cos 90°-30°=900t 2-600t +400= 900⎝ ⎛⎭⎪⎫t -132+300,故当t =13时,S min =103,v =10313=30 3 海里/小时,即小艇以30 3 海里/小时的速度航行,相遇时小艇的航行距离最小.法二:若相遇时小艇的航行距离最小,又轮船沿正东方向匀速行驶,则小艇航行方向为正北方向.设小艇与轮船在C 处相遇,如图所示.在Rt △OAC中,OC =20cos 30°=103,AC =20sin 30°=10,又AC =30 t ,OC =vt,故t=1030=13,v =10313=30 3 海里/小时.即小艇以30 3 海里/小时的速度航行,相遇时小艇的航行距离最小. (2)设小艇与轮船在B 处相遇,如图所示则v 2t 2=400+900t 2-2·20·30t ·cos(90°-30°),即v 2=900-600t +400t2.∵0<v ≤30,∴900-600t +400t2≤900,即2t 2-3t ≤0,解得t ≥23. 又t =23时,v =30.故v =30时,t 取得最小值,且最小值等于23.此时,在△OAB 中,有OA =OB =AB =20,故可设计航行方案如下:航行方向为北偏东30°,航行速度为30海里/小时,这样,小艇能以最短时间与轮船相遇.【方法规律】解决测量角度问题的注意事项(1)首先应明确方位角或方向角的含义.(2)分析题意,分清已知与所求,再根据题意画出正确的示意图,这是最关键、最重要的一步.(3)将实际问题转化为可用数学方法解决的问题后,注意正、余弦定理的“联袂”使用.如图,位于A 处的信息中心获悉:在其正东方向相距40海里的B 处有一艘渔船遇险,在原地等待营救.信息中心立即把消息告知在其南偏西30°、相距20海里的C 处的乙船,现乙船朝北偏东θ的方向沿直线CB 前往B 处救援,求cos θ的值.解:如题中图所示,在△ABC 中,AB =40,AC =20,∠BAC =120°,由余弦定理知,BC 2=AB 2+AC 2-2AB ·AC ·cos 120°=2 800⇒BC =207.由正弦定理,得AB sin ∠ACB =BC sin ∠BAC ⇒sin ∠ACB =AB BC ·sin∠BAC =217.由∠BAC =120°,知∠ACB 为锐角,则cos ∠ACB =277.由θ=∠ACB +30°,得cos θ=cos(∠ACB +30°)=cos ∠ACB cos 30°-sin ∠ACB sin30°=21 14.——————————[课堂归纳——通法领悟]————————————————1个步骤——解三角形应用题的一般步骤2种情形——解三角形应用题的两种情形(1)实际问题经抽象概括后,已知量与未知量全部集中在一个三角形中,可用正弦定理或余弦定理求解.(2)实际问题经抽象概括后,已知量与未知量涉及到两个或两个以上的三角形,这时需作出这些三角形,先解够条件的三角形,然后逐步求解其他三角形,有时需设出未知量,从几个三角形中列出方程(组),解方程(组)得出所要求的解.2个注意点——解三角形应用题应注意的问题(1)画出示意图后要注意寻找一些特殊三角形,如等边三角形、直角三角形、等腰三角形等,这样可以优化解题过程.(2)解三角形时,为避免误差的积累,应尽可能用已知的数据(原始数据),少用间接求出的量.。