《创新设计》理科高考数学二轮专题复习习题专题二三角函数与平面向量高考_1
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第2讲 三角恒等变换与解三角形
一、填空题
1.(2013·苏、锡、常、镇模拟)若sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+α=13,则sin ⎝ ⎛⎭
⎪⎫π6+2α=______.
解析 sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+2α=-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+π6+2α
=-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3+2α=2sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+α-1=-79. 答案 -79
2.(2015·晋中模拟)已知α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,sin ⎝ ⎛⎭
⎪⎫α+π4=35,则cos α等于________.
解析 ∵α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π.∴α+π4∈⎝ ⎛⎭⎪⎫34π,54π.
∵sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=35,∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=-45,
∴cos α=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤φ+π4-π4=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4cos π4+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4sin π4
=-45×22+35×22=-210. 答案 -210
3.钝角三角形ABC 的面积是12,AB =1,BC =2,则AC =________.
解析 S △ABC =12AB ·BC sin B =12×1×2sin B =12,∴sin B =22,若B =45°,则
由余弦定理得AC =1,∴△ABC 为直角三角形,不符合题意,因此B =135°,
由余弦定理得AC 2=AB 2+BC 2-2AB ·BC cos B =1+2-2×1×2×⎝ ⎛⎭
⎪⎫-22=5,∴AC = 5.
答案 5
4.在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c .若c 2=(a -b )2+6,C =π3,
则△ABC 的面积是________.
解析 c 2=(a -b )2+6,即c 2=a 2+b 2-2ab +6①.
∵C =π3,由余弦定理得c 2=a 2+b 2-ab ②,
由①和②得ab =6,∴S △ABC =12ab sin C =12×6×32=332. 答案 33
2
5.(2015·苏、锡、常、镇模拟)已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π6+sin α=45 3,则sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+7π6的值是________.
解析 cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π6+sin α
=32cos α+32sin α=45 3,
∴12cos α+32sin α=45,
即sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=45.
故sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+7π6=-sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=-45. 答案 -45
6.(2015·南京、盐城模拟)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若a ,
b ,
c 成等比数列,且B =π3,则△ABC 的形状为________三角形.
解析 依题意,A +C =2π3,b 2=ac ;又由余弦定理b 2=a 2+c 2-2ac cos B ,即
ac =a 2+c 2
-ac ,故a =c ,故A =C =π3,即△ABC 为等边三角形. 答案 等边
7.(2015·天津卷)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,已知△ABC
的面积为315,b -c =2,cos A =-14,则a 的值为________.
解析 ∵cos A =-14,0<A <π,∴sin A =154,
S △ABC =12bc sin A =12bc ×154=315,
∴bc =24,又b -c =2,
∴b 2-2bc +c 2=4,b 2+c 2=52,由余弦定理得,
a 2=
b 2+
c 2-2bc cos A =52-2×24×⎝ ⎛⎭⎪⎫-14=64,
∴a =8. 答案 8
8.在△ABC 中,tan A +B 2=2sin C ,若AB =1,则12AC +BC 的最大值为________.
解析 因为tan A +B 2=2sin C ,所以sin A +B 2cos A +B 2=2sin C ⇒2sin A +B 2·cos A +B 22⎝
⎛⎭⎪⎫cos A +B 22=2sin C ⇒sin (A +B )1+cos (A +B )
=2sin C ,
因为A +B +C =π,
所以A +B =π-C ,
所以sin(A +B )=sin C ,cos(A +B )=-cos C ,
所以sin C 1-cos C =2sin C ,因为0<C <π,
所以sin C ≠0,所以cos C =12,
所以C =π3. 因为BC sin A =AC sin B =AB sin C =233,所以12AC +BC =33sin B +233sin A =
33·sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3-A +233sin A =33⎝ ⎛⎭
⎪⎫32cos A +12sin A +2sin A =213sin(A +φ),其中0<φ<π2且tan φ=35,所以当sin(A +φ)=1时,12AC +BC 取得最大值,为
213.
答案 21
3
二、解答题
9.(2015·江苏卷)在△ABC 中,已知AB =2,AC =3,A =60°.
(1)求BC 的长;
(2)求sin 2C 的值. 解 (1)由余弦定理知,BC 2=AB 2+AC 2-2AB ·AC ·cos A =4+9-2×2×3×12=
7,
所以BC =7.
(2)由正弦定理知,AB sin C =BC sin A ,
所以sin C =AB BC ·sin A =2sin 60°7=217.
因为AB <BC ,所以C 为锐角, 则cos C =1-sin 2C =1-37=277. 因此sin 2C =2sin C ·cos C =2×217×277=437.
10.设△ABC 的内角A ,B ,C 所对边的长分别是a ,b ,c ,且b =3,c =1,A =
2B .
(1)求a 的值;
(2)求sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π4的值.
解 (1)因为A =2B ,
所以sin A =sin 2B =2sin B cos B .
由正、余弦定理得 a =2b ·a 2+c 2-b 22ac .
因为b =3,c =1,
所以a 2=12,a =2 3.
(2)由余弦定理得cos A =b 2+c 2-a 22bc =9+1-126=-13.
由于0<A <π, 所以sin A =1-cos 2A =1-19=223.
故sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π4=sin A cos π4+cos A sin π4 =223×22+⎝ ⎛⎭
⎪⎫-13×22=4-26. 11.(2015·苏北四市模拟)某单位设计一个展览沙盘,现欲在沙盘平面内,布设一
个对角线在l 上的四边形电气线路,如图所示,为充分利用现有材料,边BC ,CD 用一根5米长的材料弯折而成,边BA ,AD 用一根9米长的材料弯折而成,要求∠A 和∠C 互补,且AB =BC ,
(1)设AB =x 米,cos A =f (x ),求f (x )的解析式,并指出x 的取值范围;
(2)求四边形ABCD 面积的最大值.
解 (1)在△ABD 中,由余弦定理得
BD 2=AB 2+AD 2-2AB ·AD ·cos A .
同理,在△CBD 中,BD 2=CB 2+CD 2-2CB ·CD ·cos C .
因为∠A 和∠C 互补, 所以AB 2+AD 2-2AB ·AD ·cos A =CB 2+CD 2-2CB ·CD ·cos C =CB 2+CD 2+
2CB ·CD ·cos A .
即x 2+(9-x )2-2x (9-x )cos A
=x 2+(5-x )2+2x (5-x )cos A .
解得cos A =2x ,
即f (x )=2x ,
其中x ∈(2,5). (2)四边形ABCD 的面积S =12(AB ·AD +CB ·CD )·sin A =12[x (5-x )+x (9-x )]
1-cos 2A .
=x (7-x ) 1-⎝ ⎛⎭⎪⎫2x 2 =(x 2-4)(7-x )2
=(x2-4)(x2-14x+49).
记g(x)=(x2-4)(x2-14x+49),x∈(2,5).由g′(x)=2x(x2-14x+49)+(x2-4)(2x-14) =2(x-7)(2x2-7x-4)=0,
解得x=4(x=7和x=-1
2舍).
所以函数g(x)在区间(2,4)内单调递增,在区间(4,5)内单调递减.
因此g(x)的最大值为g(4)=12×9=108.所以S的最大值为108=6 3. 故所求四边形ABCD面积的最大值为6 3 m2.。