新课标人教A版高中数学必修五典题精讲(3
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解三角形模块一:正余弦定理在△AAA 中的三个内角A ,A ,A 的对边,分别用A ,A ,A 表示. 1.正弦定理:在三角形中,各边的长和它所对的角的正弦的比相等,即A AAA A=A AAA A=A AAA A=2A .① A =2A AAA A ,A =2A AAA A ,A =2A AAA A ; ② AAA A =A2A ,AAA A =A2A ,AAA A =A2A ; ③ A :A :A =AAA A :AAA A :AAA A .④ 面积公式:A =12AA AAA A =12AA AAA A =12AA AAA A . 2.正弦定理用于两类解三角形的问题:① 已知三角形的任意两个角与一边,求其它两边和另一角;② 已知三角形的两边与其中一边的对角,计算另一边的对角,进而计算出其它的边与角. 3.余弦定理:三角形任何一边的平方等于其它两边的平方和减去这两边与它们夹角的余弦的积的两倍,即:{A 2=A 2+A 2−2AA AAA A ,A 2=A 2+A 2−2AA AAA A ,A 2=A 2+A 2−2AA AAA A . 变形式为:{AAA A =A 2+A 2−A 22AA,AAA A =A 2+A 2−A 22AA ,AAA A =A 2+A 2−A 22AA.4.余弦定理及其变形常用来解决这样两类解三角形的问题: ① 已知两边和任意一个内角解三角形; ② 已知三角形的三边解三角形.考点1:正弦定理例1.(1)在ABC ∆中,角A ,B ,C 所对应的边分别为a ,b ,c .若4A π=,3B π=,a =,则(b = ) A .1BC .2D.【解答】解:因为4A π=,3B π=,a =,所以,由正弦定理sin sin a bA B=,可得:2sin sin a B b A ===故选:D .(2)在ABC ∆中,60A =︒,45B =︒,2b =,则a 等于() AB C .3D【解答】解:ABC ∆中,60A =︒,45B =︒,2b =,由正弦定理可得,sin sin a bA B=,则2sin sin b Aa B===故选:D .例2.(1)在ABC∆中,角A ,B ,C 对边分别为a ,b ,c .已知a =,2A B π-=,则角(C =)A .12πB .6π C .4π D .3π 【解答】解:在ABC ∆中,角A ,B ,C 对边分别为a ,b ,c . 已知a ,2A B π-=,则:sin A B =,故:sin()2B B π+,整理得:cos B B , 所以:tan B =, 由于:0B π<<, 故:6B π=. 2263A πππ=+=, 则:2636C ππππ=--=, 故选:B .(2)在ABC ∆中,a ,b ,c 分别是角A ,B ,C 22cos c a B +=,则(A = ) A .6π B .56π C .3π D .23π【解答】22cos c a B +=,2sin 2sin cos B C A B +=, 而sin sin()sin cos cos sin C A B A B A B =+=+,代入化简得2cos sin A B B =, 由于A ,(0,)B π∈,sin 0B ≠,所以cos A =, 可得:56A π=. 故选:B .例3.(1)满足条件4,45a b A ===︒的三角形的个数是( ) A .1个B .2个C .无数个D .不存在【解答】解:由余弦定理得2222cos a b c bc A =+-,即216186c c =+-,即2620c c -+=,3c ∴=+3c = 故选:B .(2)在ABC ∆中,若30A =︒,a 4b =,那么满足条件的(ABC ∆ ) A .有一个B .有两个C .不存在D .不能确定【解答】解:在ABC ∆中,30A ∠=︒,a =,4b =,∴由余弦定理2222cos a b c bc A =+-,得:2616c =+-,得2100c -+=,(*)△2411080=-⨯⨯=>,且两根之和、两根之积都为正数,∴方程(*)有两个不相等的正实数根,即有两个边c 满足题中的条件,由此可得满足条件的ABC ∆有两个解. 故选:B .(3)ABC ∆满足下列条件:①3b =,4c =,30B =︒;②5a =,8b =,30A =︒;③6c =,b =60B =︒;④9c =,12b =,60C =︒.其中有两个解的是( )A .①②B .①④C .①②③D .③④【解答】解:①sin302c ︒=,234b ∴<=<,即sin30c b c ︒<<,因此两解. 同理可得:②两解;③一解,④无解. 故选:A .考点2:余弦定理例4.(1)ABC ∆中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若b =,4c =.且cos 3cos a B b A =,则ABC ∆的面积为( )A .2B .3C .4D .【解答】解:ABC ∆中,cos 3cos a B b A =,∴可得:222222322a c b b c a a bac bc+-+-=,整理可得:22222a b c =+,b =,4c =,∴解得:a =222cos2a b c C ab +-==,sin C ∴==,11sin 222ABC S ab C ∆∴===.故选:A .(2)在ABC ∆中,内角A ,B ,C 所对应的边分别是a ,b ,c ,已知()sin sin sin b c C a A b B +=-,则A ∠的大小为( ) A .6π B .3π C .23π D .56π 【解答】解:()sin sin sin b c C a A b B +=-,∴已知等式利用正弦定理化简得:22()c c b a b +=-,即222b c a bc +-=-,2221cos 222b c a bc A bc bc +--∴===-,A ∠为三角形内角,23A π∴∠=. 故选:C .模块二:题型归纳1.解决三角形的综合问题时,要注意以下关系式的运用 ① A +A +A =A .② AAA (A +A )=AAA A ;AAA (A +A )=−AAA A . ③ AAAA +A 2=AAA A2;AAAA +A 2=AAA A2.④ A >A ⇔A >A ⇔AAA A >AAA A . 2.与三角形形状相关的几个结论① 在△AAA 中,若A AAA A =A AAA A ,则△AAA 为等腰三角形或直角三角形; ② 在△AAA 中,若AAAA A =AAAA A =AAAA A ,则△AAA 为等边三角形;③ 在△AAA 中,若AAA 2A +AAA 2A =AAA 2A ,则△AAA 为直角三角形; ④ 在△AAA 中,若A AAA A +A AAA A =A AAA A ,则△AAA 为直角三角形; ⑤ 在△AAA 中,若AAA A (AAA A +AAA A )=AAA A +AAA A ,则△AAA 为直角三角形.考点3:判断三角形形状例5.(1)在ABC ∆中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若sin b a C =,cos c a B =,则ABC ∆一定是( )A .等腰三角形非直角三角形B .直角三角形非等腰三角形C .等边三角形D .等腰直角三角形【解答】解:在ABC ∆中,sin b a C =,cos c a B =, 故由正弦定理可得sin sin sin B A C =,sin sin sin C A B =, sin sin sin sin B A A B ∴=,sin 1A ∴=,2A π∴=.sin sin sin C A B ∴= 即sin sin C B =,∴由正弦定理可得c b =,故ABC ∆的形状为等腰直角三角形,故选:D .(2)在△AAA 中,A =2A AAA A ,则这三角形一定是( ) A .等腰三角形B .直角三角形C .等腰直角三角形D .等腰或直角三角形【解答】A(3)在△AAA 中,A 2AAA A =A 2AAA A ,则这三角形一定是( ) A .等腰三角形B .直角三角形C .等腰直角三角形D .等腰或直角三角形【解答】D考点4:解决实际问题例6.(1)在一座50m 高的观测台台顶测得对面一水塔塔顶仰角为60︒,塔底俯角为45︒,那么这座塔的高为( ) A.50(1 m B.50(1+ m C. m D. m【解答】解:如图,由已知可得:50AD DC m ==,tan 60BD AD ∴=︒=,∴塔高为50(1CD BD m +=+.故选:B .(2)如图,A ,A 是海面上位于东西方向相距5(3+√3)海里的两个观测点,现位于A 点北偏东45°,A 点北偏西60°的A 点有一艘轮船发出求救信号,位于A 点南偏西60°且与点A 相距20√3海里的A 点的救援船立即前往营救,其航行速度为30海里/小时,该救援船达到A 点需要多长时间 【解答】1小时考点5:正余弦定理综合应用例7.(1)在ABC ∆中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,2222sin bc A b c a =+-,ABC ∆的外,则a 的值为( )A .1B .2C D .【解答】解:2222sin 2cos bc A b c a bc A =+-=, sin cos A A ∴=,即tan 1A =,4A π∴=,ABC ∆的外接圆半径r =则由正弦定理可得,2sin ar A== 2a ∴=.故选:B .(2)在ABC ∆中,已知三个内角为A ,B ,C 满足sin :sin :sin 3:5:7A B C =,则(C = ) A .90︒B .120︒C .135︒D .150︒【解答】解:由正弦定理知2sin sin sin a b cR A B C===, sin 2a A R ∴=,sin 2b B R =,sin 2cC R=,sin :sin :sin 3:5:7A B C =, ::3:5:7a b c ∴=,设3a t =,5b t =,7c t =,222222925491cos 22352a b c t t t C ab t t +-+-∴===-⨯⨯,0180C ︒<<︒, 120C ∴=︒.故选:B .(3)已知ABC ∆的面积为,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若14b =,(2)cos cos 0a c B b A ++=,则(a c += )A .16B .12C .8D .4【解答】解:(2)cos cos 0a c B b A ++=,(sin 2sin )cos sin cos 0A C B B A ∴++=,可得:(sin cos sin cos )2sin cos 0A B B A C B ++=,可得:sin()2cos sin 0A B B C ++=, 可得:sin()sin A B C +=, 1cos 2B ∴=-,23B π∴=.14b =,ABC ∆的面积为132ac,可得:60ac =, ∴由余弦定理可得:2222196()()60a c ac a c ac a c =++=+-=+-,解得:16a c +=.故选:A .(4)在ABC ∆中,3A π=,2b =,其面积为sin sin A Ba b++等于( )A .14B .13C D【解答】解:由题意可得:11sin 222ABC S bc A c ∆==⨯⨯=解得:4c =,根据余弦定理有:22212cos 416224122a b c bc A =+-=+-⨯⨯⨯=,所以,a =根据正弦定理2sin sin sin a b cR A B C ===,则:sin sin sin sin 1sin 12(sin sin )24A B A B A a b R A B R a ++=====++, 故选:A .课后作业:1.ABC∆的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若4cos5A=,5cos13C=,13a=,则(b=)A.12 B.42 C.21 D.63【解答】解:由4cos5A=,5cos13C=,可得3sin5A==,12sin13C,3541263sin sin()sin cos cos sin51351365B AC A C A C=+=+=⨯+⨯=,由正弦定理可得6313sin65213sin5a BbA⨯===.故选:C.2.在ABC∆中,a,b,c分别是角A,B,C22cosc a B+=,则(A=)A.6πB.56πC.3πD.23π【解答】22cosc a B+=,2sin2sin cosB C A B+=,而sin sin()sin cos cos sinC A BA B A B=+=+,代入化简得2cos sinA B B=,由于A,(0,)Bπ∈,sin0B≠,所以cos A=,可得:56Aπ=.故选:B.3.ABC∆满足下列条件:①3b=,4c=,30B=︒;②5a=,8b=,30A=︒;③6c=,b=,60B=︒;④9c=,12b=,60C=︒.其中有两个解的是()A.①②B.①④C.①②③D.③④【解答】解:①sin302c ︒=,234b ∴<=<,即sin30c b c ︒<<,因此两解. 同理可得:②两解;③一解,④无解. 故选:A .4.在ABC ∆中,内角A ,B ,C 所对应的边分别是a ,b ,c ,已知()sin sin sin b c C a A b B +=-,则A ∠的大小为( )A .6π B .3π C .23π D .56π 【解答】解:()sin sin sin b c C a A b B +=-,∴已知等式利用正弦定理化简得:22()c c b a b +=-,即222b c a bc +-=-,2221cos 222b c a bc A bc bc +--∴===-,A ∠为三角形内角,23A π∴∠=. 故选:C .5.)在ABC ∆中,3A π=,2b =,其面积为sin sin A Ba b++等于( )A .14B .13C D【解答】解:由题意可得:11sin 222ABC S bc A c ∆==⨯⨯=解得:4c =,根据余弦定理有:22212cos 416224122a b c bc A =+-=+-⨯⨯⨯=,所以,a =根据正弦定理2sin sin sin a b cR A B C ===,则:sin sin sin sin 1sin 12(sin sin )24A B A B A a b R A B R a ++=====++, 故选:A .。
课时作业(十三)1.设数列{a n }的前n 项和S n =n 2,则a 8的值为( ) A .15 B .16 C .49 D .64答案 A解析 a 8=S 8-S 7=82-72=15.2.等差数列{a n }中,S 15=90,则a 8等于( ) A .3 B .4 C .6 D .12 答案 C解析 ∵S 15=15a 8=90, ∴a 8=6.3.已知等差数列{a n }中,|a 3|=|a 9|,公差d <0,则使前n 项和S n 取得最大值的整数n 是( ) A .4或5 B .5或6 C .6或7 D .不存在 答案 B解析 ∵d <0,∴a 3=-a 9,∴a 3+a 9=0. 又a 3+a 9=2a 6, ∴a 6=0.又d <0,∴S 5或S 6最大.4.等差数列{a n }中,前n 项和S n =an 2+(a -1)·n +(a +2),则a n 等于( ) A .-4n +1 B .2an -1 C .-2an +1 D .-4n -1 答案 D解析 ∵{a n }为等差数列,且S n =an 2+(a -1)·n +(a +2),∴a +2=0,a =-2,∴S n =-2n 2-3n. ∴a n =-4n -1.5.数列{a n }的通项a n =2n +1,则由b n =a 1+a 2+…+a nn(n ∈N *),所确定的数列{b n }的前n 项和是( ) A .n(n +1) B.n (n +1)2C.n (n +5)2D.n (n +7)2答案 C解析 b n =a 1+a 2+…+a n n =a 1+a n 2=3+2n +12=n +2,∴{b n }前n 项和T n =n (3+n +2)2=12n(n +5).6.已知数列{a n }是等差数列,a 1+a 3+a 5=105,a 2+a 4+a 6=99,{a n }的前n 项和为S n ,则使得S n 达到最大的n 值是( ) A .21 B .20 C .19 D .18答案 B解析 a 1+a 3+a 5=105⇒a 3=35,a 2+a 4+a 6=99⇒a 4=33,则{a n }的公差d =33-35=-2,a 1=a 3-2d =39,S n =-n 2+40n ,因此当S n 取得最大值时,n =20.7.已知等差数列{a n }的公差为1,且a 1+a 2+…+a 98+a 99=99,则a 3+a 6+a 9+…+a 96+a 99=( ) A .99 B .66 C .33 D .0 答案 B解析 由a 1+a 2+…+a 98+a 99=99,得99a 1+99×982=99.∴a 1=-48,∴a 3=a 1+2d =-46.又∵{a 3n }是以a 3为首项,以3为公差的等差数列. ∴a 3+a 6+a 9+…+a 99=33a 3+33×322×3=33(48-46)=66. 8.设S n 为等差数列{a n }的前n 项和,若a 1=1,公差d =2,S k +2-S k =24,则k =( ) A .8 B .7 C .6 D .5答案 D解析 ∵S k +2-S k =a k +1+a k +2=a 1+kd +a 1+(k +1)d =2a 1+(2k +1)d =2×1+(2k +1)×2=4k +4=24,∴k =5.9.等差数列{a n }中共有奇数个项,且该数列的奇数项之和为77,偶数项之和为66,若a 1=1,则其中间项为( ) A .7 B .8 C .11 D .16 答案 C10.已知等差数列{a n }中,S n 是它的前n 项和,若S 16>0,且S 17<0,则当S n 最大时n 的值为( ) A .16 B .8 C .9 D .10答案 B解析 S 16=16(a 1+a 16)2=8(a 8+a 9)>0,S 17=17(a 1+a 17)2=17a 9<0,∴a 8>0且d <0,∴S 8最大.11.设S n 是等差数列{a n }的前n 项和,若S 3S 6=13,则S 6S 12等于( )A.310 B.13 C.18 D.19 答案 A解析 据等差数列前n 项和性质可知:S 3,S 6-S 3,S 9-S 6,S 12-S 9仍成等差数列,设S 3=k ,则S 6=3k ,S 6-S 3=2k , ∴S 9-S 6=3k ,S 12-S 9=4k ,∴S 9=S 6+3k =6k ,S 12=S 9+4k =10k , ∴S 6S 12=3k 10k =310. 12.(2016·课标全国Ⅰ)已知等差数列{a n }前9项的和为27,a 10=8,则a 100=( ) A .100 B .99 C .98 D .97 答案 C解析 设等差数列{a n }的公差为d ,因为{a n }为等差数列,且S 9=9a 5=27,所以a 5=3.又a 10=8,解得5d =a 10-a 5=5,所以d =1,所以a 100=a 5+95d =98.选C.13.在等差数列{a n }中,a 1+a 2+a 3=15,a n +a n -1+a n -2=78,S n =155,则n =______. 答案 10解析 由⎩⎪⎨⎪⎧a 1+a 2+a 3=15,a n +a n -1+a n -2=78,可得3(a 1+a n )=93.∴a 1+a n =31.又S n =n (a 1+a n )2, ∴155=31n2, ∴n =10.14.首项为正数的等差数列,前n 项和为S n ,且S 3=S 8,当n =________时,S n 取到最大值. 答案 5或615.(1)(2016·山东)已知数列{a n }的前n 项和S n =3n 2+8n ,{b n }是等差数列,且a n =b n +b n +1.求数列{b n }的通项公式.(2)已知数列{a n }的前n 项和S n =3+2n ,求a n .解析 (1)由题意知当n ≥2时,a n =S n -S n -1=6n +5, 当n =1时,a 1=S 1=11, 所以a n =6n +5. 设数列{b n }的公差为d ,由⎩⎪⎨⎪⎧a 1=b 1+b 2,a 2=b 2+b 3,得⎩⎪⎨⎪⎧11=2b 1+d ,17=2b 1+3d ,可解得b 1=4,d =3.所以b n =3n +1. (2)①当n =1时,a 1=S 1=3+2=5. ②当n ≥2时,S n -1=3+2n -1,又S n =3+2n ,∴a n =S n -S n -1=2n -2n -1=2n -1. 又当n =1时,a 1=21-1=1≠5,∴a n =⎩⎪⎨⎪⎧5 (n =1),2n -1 (n ≥2).16.在等差数列{a n }中,S 10=100,S 100=10.求S 110. 解析 (基本量法)设等差数列{a n }的首项为a 1,公差为d ,则 ⎩⎪⎨⎪⎧10a 1+10(10-1)2d =100,100a 1+100(100-1)2d =10,解得⎩⎨⎧a 1=1 099100,d =-1150. ∴S 110=110a 1+110(110-1)2d =110×1 099100+110×1092×⎝⎛⎭⎫-1150=-110.17.设等差数列的前n 项和为S n ,已知a 3=12,S 12>0,S 13<0. (1)求公差d 的取值范围;(2)指出S 1,S 2,…,S 12中哪一个值最大,并说明理由.解析 (1)依题意⎩⎨⎧S12=12a 1+12×112d>0,S13=13a 1+13×122d<0,即⎩⎪⎨⎪⎧2a 1+11d>0, ①a 1+6d<0. ② 由a 3=12,得a 1+2d =12. ③将③分别代入①,②,得⎩⎪⎨⎪⎧24+7d>0,3+d<0,解得-247<d<-3.(2)S 6的值最大,理由如下:由d<0可知数列{a n }是递减数列,因此若在1≤n ≤12中,使a n >0且a n +1<0,则S n 最大. 由于S 12=6(a 6+a 7)>0,S 13=13a 7<0,可得a 6>0,a 7<0,故在S 1,S 2,…,S 12中S 6的值最大.已知数列{a n }的前n 项和S n =n 2,则a n 等于( ) A .n B .n 2 C .2n +1 D .2n -1答案 D。
高二数学 第三章第3节几何概型 理 知识精讲人教新课标A 版必修3一、学习目标:(1)了解几何概型的概念及基本特点 (2)熟练掌握几何概型中概率的计算公式 (3)会进行简单的几何概率计算(4)能运用模拟的方法估计概率,掌握模拟估计面积的思想二、重点、难点:重点:掌握几何概型中概率的计算公式;并能进行简单的几何概率计算。
难点:将实际问题转化为几何概型,并能正确应用几何概型的概率计算公式解决问题。
三、考点分析:本部分内容是新增的内容,对几何概型的要求仅限于体会几何概型的意义,所以在练习时,侧重于一些简单的试题即可。
(1)区别古典概型与几何概型(2)理解随机模拟求几何概型的概率1、几何概型的概念: 对于一个随机试验,我们将每个基本事件理解为从某个特定的可以几何区域内随机地取一点,该区域中每一点被取到的机会都一样;而一个随机事件的发生则可以理解为恰好取到上述区域内的某个指定区域中的点。
这里的区域可以是线段,平面图形,立体图形等.用这种方法处理随机试验,称为几何概型。
2、几何概型的基本特点:(1)试验中所有可能出现的结果(基本事件)有无限多个; (2)每个基本事件出现的可能性相等。
3、几何概型的概率:一般地,在几何区域D 中随机地取一点,记事件“该点落在其内部一个区域d 内”为事件A ,则事件A 发生的概率()d P A D的测度的测度。
说明:(1)D 的测度不为0;(2)其中“测度”的意义依D 确定,当D 分别是线段,平面图形,立体图形时,相应的“测度”分别是长度,面积和体积。
(3)区域为“开区域”;(4)区域D 内随机取点是指:该点落在区域内任何一处都是等可能的,落在任何部分的可能性大小只与该部分的测度成正比而与其形状位置无关。
4、模拟计算几何概型的步骤: (1)构造图形(作图);(2)模拟投点,计算落在阴影部分的点的频率m n; (3)利用()m d P A n D ≈=的测度的测度算出相应的量。
新课标人教A 版高中数学必修五典题精讲(3.4基本不等式)典题精讲例1(1)已知0<x <31,求函数y=x(1-3x)的最大值; (2)求函数y=x+x1的值域. 思路分析:(1)由极值定理,可知需构造某个和为定值,可考虑把括号内外x 的系数变成互为相反数;(2)中,未指出x >0,因而不能直接使用基本不等式,需分x >0与x <0讨论. (1)解法一:∵0<x <31,∴1-3x >0. ∴y=x(1-3x)= 31·3x(1-3x)≤31[2)31(3x x -+]2=121,当且仅当3x=1-3x ,即x=61时,等号成立.∴x=61时,函数取得最大值121. 解法二:∵0<x <31,∴31-x >0. ∴y=x(1-3x)=3x(31-x)≤3[231x x -+]2=121,当且仅当x=31-x,即x=61时,等号成立. ∴x=61时,函数取得最大值121. (2)解:当x >0时,由基本不等式,得y=x+x 1≥2xx 1∙=2,当且仅当x=1时,等号成立. 当x <0时,y=x+x 1=-[(-x)+)(1x -]. ∵-x >0,∴(-x)+)(1x -≥2,当且仅当-x=x -1,即x=-1时,等号成立. ∴y=x+x1≤-2. 综上,可知函数y=x+x 1的值域为(-∞,-2]∪[2,+∞). 绿色通道:利用基本不等式求积的最大值,关键是构造和为定值,为使基本不等式成立创造条件,同时要注意等号成立的条件是否具备.变式训练1当x >-1时,求f(x)=x+11+x 的最小值. 思路分析:x >-1⇒x+1>0,变x=x+1-1时x+1与11+x 的积为常数. 解:∵x >-1,∴x+1>0.∴f(x)=x+11+x =x+1+11+x -1≥2)1(1)1(+∙+x x -1=1. 当且仅当x+1=11+x ,即x=0时,取得等号.∴f(x)min =1.变式训练2求函数y=133224+++x x x 的最小值. 思路分析:从函数解析式的结构来看,它与基本不等式结构相差太大,而且利用前面求最值的方法不易求解,事实上,我们可以把分母视作一个整体,用它来表示分子,原式即可展开.解:令t=x 2+1,则t≥1且x 2=t-1.∴y=133224+++x x x =1113)1(3)1(22++=++=+-+-t t t t t t t t . ∵t≥1,∴t+t 1≥2tt 1∙=2,当且仅当t=t 1,即t=1时,等号成立. ∴当x=0时,函数取得最小值3.例2已知x >0,y >0,且x 1+y9=1,求x+y 的最小值. 思路分析:要求x+y 的最小值,根据极值定理,应构建某个积为定值,这需要对条件进行必要的变形,下面给出三种解法,请仔细体会.解法一:利用“1的代换”,∵x 1+y9=1, ∴x+y=(x+y)·(x 1+y 9)=10+yx x y 9+. ∵x >0,y >0,∴y x x y 9+≥2yx x y 9∙=6. 当且仅当yx x y 9=,即y=3x 时,取等号. 又x 1+y9=1,∴x=4,y=12. ∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.解法二:由x 1+y 9=1,得x=9-y y . ∵x >0,y >0,∴y >9. x+y=9-y y +y=y+999-+-y y =y+99-y +1=(y-9)+99-y +10. ∵y >9,∴y-9>0.∴999-+-y y ≥299)9(-∙-y y =6. 当且仅当y-9=99-y ,即y=12时,取得等号,此时x=4.∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.解法三:由x 1+y 9=1,得y+9x=xy,∴(x-1)(y-9)=9.∴x+y=10+(x-1)+(y-9)≥10+2)9)(1(--y x =16,当且仅当x-1=y-9时取得等号.又x 1+y9=1, ∴x=4,y=12.∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.绿色通道:本题给出了三种解法,都用到了基本不等式,且都对式子进行了变形,配凑出基本不等式满足的条件,这是经常需要使用的方法,要学会观察,学会变形,另外解法二,通过消元,化二元问题为一元问题,要注意根据被代换的变量的范围对另外一个变量的范围的影响.黑色陷阱:本题容易犯这样的错误:x 1+y 9≥2xy 9①,即xy6≤1,∴xy ≥6. ∴x+y≥2xy ≥2×6=12②.∴x+y 的最小值是12.产生不同结果的原因是不等式①等号成立的条件是x 1=y9,不等式②等号成立的条件是x=y.在同一个题目中连续运用了两次基本不等式,但是两个基本不等式等号成立的条件不同,会导致错误结论.变式训练已知正数a,b,x,y 满足a+b=10,y b x a +=1,x+y 的最小值为18,求a,b 的值. 思路分析:本题属于“1”的代换问题.解:x+y=(x+y)(y b x a +)=a+x ay y bx ++b=10+xay y bx +. ∵x,y >0,a,b >0,∴x+y≥10+2ab =18,即ab =4.又a+b=10,∴⎩⎨⎧==8,2b a 或⎩⎨⎧==.2,8b a 例3求f(x)=3+lgx+xlg 4的最小值(0<x <1). 思路分析:∵0<x <1,∴lgx <0,xlg 4<0不满足各项必须是正数这一条件,不能直接应用基本不等式,正确的处理方法是加上负号变正数. 解:∵0<x <1,∴lgx <0,x lg 4<0.∴-x lg 4>0. ∴(-lgx)+(-x lg 4)≥2)lg 4)(lg (xx --=4. ∴lgx+x lg 4≤-4.∴f(x)=3+lgx+xlg 4≤3-4=-1. 当且仅当lgx=x lg 4,即x=1001时取得等号. 则有f(x)=3+lgx+xlg 4 (0<x <1)的最小值为-1. 黑色陷阱:本题容易忽略0<x <1这一个条件.变式训练1已知x <45,求函数y=4x-2+541-x 的最大值. 思路分析:求和的最值,应凑积为定值.要注意条件x <45,则4x-5<0. 解:∵x <45,∴4x-5<0. y=4x-5+541-x +3=-[(5-4x)+x 451-]+3 ≤-2x x 451)45(-∙-+3=-2+3=1. 当且仅当5-4x=x 451-,即x=1时等号成立. 所以当x=1时,函数的最大值是1. 变式训练2当x <23时,求函数y=x+328-x 的最大值. 思路分析:本题是求两个式子和的最大值,但是x·328-x 并不是定值,也不能保证是正值,所以,必须使用一些技巧对原式变形.可以变为y=21(2x-3)+328-x +23=-(xx 238223-+-)+23,再求最值. 解:y=21(2x-3)+328-x +23=-(xx 238223-+-)+23, ∵当x <23时,3-2x >0, ∴x x 238223-+-≥xx 2382232-∙-=4,当且仅当x x 238223-=-,即x=-21时取等号.于是y≤-4+23=25-,故函数有最大值25-. 例4如图3-4-1,动物园要围成相同的长方形虎笼四间,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成.图3-4-1(1)现有可围36 m 长网的材料,每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使每间虎笼面积最大?(2)若使每间虎笼面积为24 m 2,则每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使围成四间虎笼的钢筋总长度最小?思路分析:设每间虎笼长为x m ,宽为y m ,则(1)是在4x+6y=36的前提下求xy 的最大值;而(2)则是在xy=24的前提下来求4x+6y 的最小值.解:(1)设每间虎笼长为x m ,宽为y m ,则由条件,知4x+6y=36,即2x+3y=18.设每间虎笼的面积为S ,则S=xy.方法一:由于2x+3y≥2y x 32⨯=2xy 6,∴2xy 6≤18,得xy≤227,即S≤227. 当且仅当2x=3y 时等号成立.由⎩⎨⎧=+=,1832,22y x y x 解得⎩⎨⎧==.3,5.4y x 故每间虎笼长为4.5 m ,宽为3 m 时,可使面积最大.方法二:由2x+3y=18,得x=9-23y. ∵x >0,∴0<y <6.S=xy=(9-23y)y=23 (6-y)y. ∵0<y <6,∴6-y >0.∴S≤23[2)6(y y +-]2=227. 当且仅当6-y=y,即y=3时,等号成立,此时x=4.5.故每间虎笼长4.5 m,宽3 m 时,可使面积最大.(2)由条件知S=xy=24.设钢筋网总长为l,则l=4x+6y.方法一:∵2x+3y≥2y x 32∙=2xy 6=24,∴l=4x+6y=2(2x+3y)≥48,当且仅当2x=3y 时,等号成立.由⎩⎨⎧==,24,32xy y x 解得⎩⎨⎧==.4,6y x 故每间虎笼长6 m ,宽4 m 时,可使钢筋网总长最小. 方法二:由xy=24,得x=y 24. ∴l=4x+6y=y 96+6y=6(y 16+y)≥6×2y y⨯16=48,当且仅当y 16=y ,即y=4时,等号成立,此时x=6.故每间虎笼长6 m,宽4 m 时,可使钢筋总长最小.绿色通道:在使用基本不等式求函数的最大值或最小值时,要注意:(1)x,y 都是正数;(2)积xy (或x+y )为定值;(3)x 与y 必须能够相等,特别情况下,还要根据条件构造满足上述三个条件的结论.变式训练某工厂拟建一座平面图为矩形且面积为200 平方米的三级污水处理池(平面图如图3-4-2所示),由于地形限制,长、宽都不能超过16米,如果池外周壁建造单价为每米400元,中间两道隔墙建造单价为每米248元,池底建造单价为每平方米80元,池壁的厚度忽略不计,试设计污水处理池的长和宽,使总造价最低,并求出最低造价.图3-4-2思路分析:在利用均值不等式求最值时,必须考虑等号成立的条件,若等号不能成立,通常要用函数的单调性进行求解.解:设污水处理池的长为x 米,则宽为x 200米(0<x≤16,0<x200≤16),∴12.5≤x≤16. 于是总造价Q(x)=400(2x+2×x 200)+248×2×x 200+80×200. =800(x+x 324)+16 000≥800×2xx 324∙+16 000=44 800, 当且仅当x=x 324 (x >0),即x=18时等号成立,而18∉[12.5,16],∴Q(x)>44 800. 下面研究Q(x)在[12.5,16]上的单调性.对任意12.5≤x 1<x 2≤16,则x 2-x 1>0,x 1x 2<162<324.Q(x 2)-Q(x 1)=800[(x 2-x 1)+324(1211x x -)] =800×212112)324)((x x x x x x --<0, ∴Q(x 2)>Q(x 1).∴Q(x)在[12.5,16]上是减函数.∴Q(x)≥Q(16)=45 000.答:当污水处理池的长为16米,宽为12.5米时,总造价最低,最低造价为45 000元.问题探究问题某人要买房,随着楼层的升高,上下楼耗费的精力增多,因此不满意度升高.当住第n 层楼时,上下楼造成的不满意度为n.但高处空气清新,嘈杂音较小,环境较为安静,因此随着楼层的升高,环境不满意度降低.设住第n 层楼时,环境不满意程度为n8.则此人应选第几楼,会有一个最佳满意度. 导思:本问题实际是求n 为何值时,不满意度最小的问题,先要根据问题列出一个关于楼层的函数式,再根据基本不等式求解即可.探究:设此人应选第n 层楼,此时的不满意程度为y.由题意知y=n+n8.∵n+n 8≥2248=⨯nn , 当且仅当n=n 8,即n=22时取等号. 但考虑到n ∈N *,∴n≈2×1.414=2.828≈3,即此人应选3楼,不满意度最低.选校网高考频道专业大全历年分数线上万张大学图片大学视频院校库(按ctrl 点击打开)选校网()是为高三同学和家长提供高考选校信息的一个网站。
应用举例第一课时解三角形的实际应用举例(1)方向角和方位角各是什么样的角?(2)怎样测量物体的高度?(3)怎样测量物体所在的角度?[新知初探]实际测量中的有关名称、术语名称定义图示仰角在同一铅垂平面内,视线在水平线上方时l与水平线的夹角俯角在同一铅垂平面内,视线在水平线l下方时与水平线的夹角方向角从指定方向线到目标方向线的水平角(指定方向线是指正北或正南或正东或正西,方向角小于90°)错误!方位角从正北的方向线按顺时针到目标方向线所转过的水平角[小试身手](1)已知三角形的三个角,能够求其三条边()(2)两个不可到达的点之间的距离无法求得()预习课本P11~16,思考并完成以下问题(3)方位角和方向角是一样的()解析:(1)错误,要解三角形,至少知道这个三角形的一条边长.(2)错误,两个不可到达的点之间的距离我们可以借助第三个点和第四个点量出角度、距离求得.(3)错误.方位角是指从正北方向顺时针转到目标方向线的水平角,而方向角是以观测者的位置为中心,将正北或正南方向作起始方向旋转到目标的方向线所成的角(一般指锐角).答案:(1)×(2)×(3)×2.若点A在点C的北偏东30°,点B在点C的南偏东60°,且AC=BC,则点A在点B的()A.北偏东15°B.北偏西15°C.北偏东10°D.北偏西10°解析:选B如图所示,∠ACB=90°,又AC=BC,∴∠CBA=45°,而β=30°,∴α=90°-45°-30°=15°.∴点A在点B的北偏西15°.故选B.3.从A处望B处的仰角为α,从B处望A处的俯角为β,则α,β的关系为()A.α>βB.α=βC.α+β=90°D.α+β=180°解析:选B根据题意和仰角、俯角的概念画出草图,如图.知α=β,故应选B.4.已知船A在灯塔C北偏东85°且到C的距离为1 km,船B在灯塔C西偏北25°且到C的距离为 3 km,则A,B两船的距离为________km.解析:由题意得∠ACB=(90°-25°)+85°=150°,又AC=1,BC=3,由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BC cos 150°=7,∴AB=7.答案:7测量高度问题[典例] 如图,测量河对岸的塔高AB 时,可以选与塔底B 在同一水平面内的两点C 与D .现测得∠BCD =α,∠BDC =β,CD =s ,并在点C 测得塔顶A 的仰角为θ,求塔高AB .[解] 在△BCD 中, ∠CBD =π-(α+β).由正弦定理得BC sin ∠BDC =CD sin ∠CBD .∴BC =CD sin ∠BDC sin ∠CBD =s ·sin βsin (α+β).在Rt △ABC 中,AB =BC tan ∠ACB =s ·sin βtan θsin (α+β).测量高度问题的解题策略(1)“空间”向“平面”的转化:测量高度问题往往是空间中的问题,因此先要选好所求线段所在的平面,将空间问题转化为平面问题.(2)“解直角三角形”与“解斜三角形”结合,全面分析所有三角形,仔细规划解题思路.[活学活用]1.一个大型喷水池的中央有一个强力喷水柱,为了测量喷水柱喷出的水柱的高度,某人在喷水柱正西方向的A 处测得水柱顶端的仰角为45°,沿A 向北偏东30°方向前进100 m 到达B 处,在B 处测得水柱顶端的仰角为30°,则水柱的高度是( )A .50 mB .100 mC .120 mD .150 m 解析:选A 如图,设水柱高度是h m ,水柱底端为C ,则在△ABC 中,A =60°,AC =h ,AB =100,BC =3h ,根据余弦定理得,(3h )2=h 2+1002-2×h ×100×cos 60°,即h 2+50h -5 000=0,解得h =50或h =-100(舍去),故水柱的高度是50 m.2.如图所示,在山底A 处测得山顶B 的仰角∠CAB =45°,沿倾斜角为30°的山坡向山顶走1 000 m 到达S 点,又测得山顶仰角∠DSB =75°,则山高BC 为________m.解析:因为∠SAB =45°-30°=15°,∠SBA =∠ABC -∠SBC =45°-(90°-75°)=30°, 所以∠ASB =180°-∠SAB -∠SBA =135°.在△ABS中,AB=AS·sin 135°sin 30°=1 000×2212=1 0002,所以BC=AB·sin 45°=1 0002×22=1 000(m).答案:1 000测量角度问题[典例]如图所示,A,B是海面上位于东西方向相距5(3+3) n mile的两个观测点.现位于A点北偏东45°方向、B点北偏西60°方向的D点有一艘轮船发出求救信号,位于B点南偏西60°且与B点相距20 3 n mile的C点的救援船立即前往营救,其航行速度为30 n mile/h,则该救援船到达D点需要多长时间?[解]由题意,知AB=5(3+3) n mile,∠DBA=90°-60°=30°,∠DAB=90°-45°=45°,∴∠ADB=180°-(45°+30°)=105°.在△DAB中,由正弦定理得BDsin∠DAB=ABsin∠ADB,即BD=AB sin∠DABsin∠ADB=5(3+3)sin 45°sin 105°=5(3+3)sin 45°sin 45°cos 60°+cos 45°sin 60°=10 3 n mile.又∠DBC=∠DBA+∠ABC=60°,BC=20 3 n mile,∴在△DBC中,由余弦定理,得CD=BD2+BC2-2BD·BC cos∠DBC=300+1 200-2×103×203×1 2=30 n mile,则救援船到达D点需要的时间为3030=1 h.测量角度问题主要是指在海上或空中测量角度的问题,如确定目标的方位,观察某一建筑物的视角等.解决它们的关键是根据题意和图形及有关概念,确定所求的角在哪个三角形中,该三角形中已知哪些量,需要求哪些量.通常是根据题意,从实际问题中抽象出一个或几个三角形,然后通过解这些三角形,得到所求的量,从而得到实际问题的解.[活学活用]在海岸A处,发现北偏东45°方向,距离A处(3-1)n mile的B处有一艘走私船,在A处北偏西75°的方向,距离A 2 n mile的C处的缉私船奉命以10 3 n mile的速度追截走私船.此时,走私船正以10 n mile/h的速度从B处向北偏东30°方向逃窜,问缉私船沿什么方向能最快追上走私船?解:设缉私船用t h在D处追上走私船,画出示意图,则有CD=103t,BD=10t,在△ABC中,∵AB=3-1,AC=2,∠BAC=120°,∴由余弦定理,得BC2=AB2+AC2-2AB·AC·cos∠BAC=(3-1)2+22-2·(3-1)·2·cos 120°=6,∴BC=6,且sin∠ABC=ACBC·sin∠BAC=26·32=22,∴∠ABC=45°,BC与正北方向成90°角.∵∠CBD=90°+30°=120°,在△BCD中,由正弦定理,得sin∠BCD=BD·sin∠CBDCD=10t sin 120°103t=12,∴∠BCD=30°.即缉私船沿北偏东60°方向能最快追上走私船.测量距离问题题点一:两点间不可通又不可视1.如图所示,要测量一水塘两侧A,B两点间的距离,其方法先选定适当的位置C,用经纬仪测出角α,再分别测出AC,BC的长b,a,则可求出A,B两点间的距离.即AB=a2+b2-2ab cos α.若测得CA=400 m,CB=600 m,∠ACB=60°,试计算AB的长.解:在△ABC中,由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BC cos∠ACB,∴AB2=4002+6002-2×400×600cos 60°=280 000.∴AB=2007 (m).即A ,B 两点间的距离为2007 m. 题点二:两点间可视但有一点不可到达2.如图所示,A ,B 两点在一条河的两岸,测量者在A 的同侧,且B 点不可到达,要测出A ,B 的距离,其方法在A 所在的岸边选定一点C ,可以测出A ,C 的距离m ,再借助仪器,测出∠ACB =α,∠CAB =β,在△ABC 中,运用正弦定理就可以求出AB .若测出AC =60 m ,∠BAC =75°,∠BCA =45°,则A ,B 两点间的距离为________ m.解析:∠ABC =180°-75°-45°=60°, 所以由正弦定理得,AB sin C =ACsin B,∴AB =AC ·sin C sin B =60×sin 45°sin 60°=206(m).即A ,B 两点间的距离为20 6 m. 答案:206题点三:两点都不可到达3.如图,A ,B 两点在河的同侧,且A ,B 两点均不可到达,测出A ,B 的距离,测量者可以在河岸边选定两点C ,D ,测得CD =a ,同时在C ,D 两点分别测得∠BCA =α,∠ACD =β,∠CDB =γ,∠BDA=δ.在△ADC 和△BDC 中,由正弦定理分别计算出AC 和BC ,再在△ABC 中,应用余弦定理计算出AB .若测得CD =32km ,∠ADB =∠CDB =30°,∠ACD =60°,∠ACB =45°,求A ,B 两点间的距离.解:∵∠ADC =∠ADB +∠CDB =60°,∠ACD =60°, ∴∠DAC =60°, ∴AC =DC =32. 在△BCD 中,∠DBC =45°,由正弦定理,得BC =DCsin ∠DBC ·sin ∠BDC =32sin 45°·sin30°=64. 在△ABC 中,由余弦定理,得 AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC cos 45°=34+38-2×32×64×22=38. ∴AB =64(km). ∴A ,B 两点间的距离为64km.当A ,B 两点之间的距离不能直接测量时,求AB 的距离分为以下三类:(1)两点间不可通又不可视(如图①):可取某点C ,使得A ,B 与C 之间的距离可直接测量,测出AC =b ,BC =a 以及①ACB =γ,利用余弦定理得:AB =a 2+b 2-2ab cos γ.(2)两点间可视但不可到达(如图①):可选取与B 同侧的点C ,测出BC =a 以及①ABC 和①ACB ,先使用内角和定理求出①BAC ,再利用正弦定理求出AB .(3)两点都不可到达(如图①):在河边测量对岸两个建筑物之间的距离,可先在一侧选取两点C ,D ,测出CD =m ,①ACB ,①BCD ,①ADC ,①ADB ,再在①BCD 中求出BC ,在①ADC 中求出AC ,最后在①ABC 中,由余弦定理求出AB .层级一 学业水平达标1.学校体育馆的人字屋架为等腰三角形,如图,测得AC 的长度为4 m ,∠A =30°,则其跨度AB 的长为( )A .12 mB .8 mC .3 3 mD .4 3 m解析:选D 由题意知,∠A =∠B =30°, 所以∠C =180°-30°-30°=120°, 由正弦定理得,AB sin C =ACsin B, 即AB =AC ·sin C sin B =4·sin 120°sin 30°=4 3.2.一艘船自西向东匀速航行,上午10时到达一座灯塔P 的南偏西75°距塔68 n mile的M 处,下午2时到达这座灯塔的东南方向的N 处,则这只船的航行速度为( )A.1762 n mile/hB .34 6 n mile/h C.1722n mile/hD .34 2 n mile/h 解析:选A 如图所示,在△PMN 中,PM sin 45°=MNsin 120°,∴MN =68×32=346,∴v =MN 4=1762 n mile/h.3.如图,D ,C ,B 三点在地面同一直线上,DC =a ,从C ,D 两点测得A 点仰角分别是β,α(α<β),则A 点离地面的高度AB 等于( )A.a sin α·sin βsin (β-α) B.a sin α·sin βcos (α-β) C.a sin α·cos βsin (β-α) D.a cos α·sin βcos (α-β)解析:选A 设AB =x ,则在Rt △ABC 中,CB =x tan β,所以BD =a +x tan β,又因为在Rt △ABD 中,BD =x tan α,所以BD =a +x tan β=x tan α,从中求得x =a1tan α-1tan β=a tan αtan βtan β-tan α=a sin αsin βsin βcos α-sin αcos β=a sin αsin βsin (β-α),故选A.4.设甲、乙两幢楼相距20 m ,从乙楼底望甲楼顶的仰角为60°,从甲楼顶望乙楼顶的俯角为30°,则甲、乙两幢楼的高分别是( )A .20 3 m ,4033m B .10 3 m,20 3 m C .10(3-2)m,20 3 mD.1532 m ,2033m解析:选A 由题意,知h 甲=20tan 60°=203(m), h 乙=20tan 60°-20tan 30°=4033(m). 5.甲船在岛B 的正南A 处,AB =10 km ,甲船以4 km /h 的速度向正北航行,同时乙船自岛B 出发以6 km/h 的速度向北偏东60°的方向驶去,当甲、乙两船相距最近时,它们的航行时间是( )A.1507 min B.157 hC .21.5 minD .2.15 h解析:选A 由题意可作出如图所示的示意图,设两船航行t 小时后,甲船位于C 点,乙船位于D 点,如图.则BC =10-4t ,BD =6t ,∠CBD =120°,此时两船间的距离最近,根据余弦定理得CD 2=BC 2+BD 2-2BC ·BD cos ∠CBD =(10-4t )2+36t 2+6t (10-4t )=28t 2-20t +100,所以当t =514时,CD 2取得最小值,即两船间的距离最近,所以它们的航行时间是1507 min ,故选A.6.某人从A 处出发,沿北偏东60°行走3 3 km 到B 处,再沿正东方向行走2 km 到C 处,则A ,C 两地的距离为________km.解析:如图所示,由题意可知AB =33,BC =2,∠ABC =150°. 由余弦定理,得AC 2=27+4-2×33×2×cos 150°=49,AC =7. 则A ,C 两地的距离为7 km. 答案:77.坡度为45°的斜坡长为100 m ,现在要把坡度改为30°,则坡底要伸长________m. 解析:如图,BD =100,∠BDA =45°,∠BCA =30°, 设CD =x ,所以(x +DA )·tan 30°=DA ·tan 45°, 又DA =BD ·cos 45°=100×22=502, 所以x =DA ·tan 45°tan 30°-DA =502×133-502=50(6-2)m. 答案:50(6-2)8.一蜘蛛沿东北方向爬行x cm 捕捉到一只小虫,然后向右转105°,爬行10 cm 捕捉到另一只小虫,这时它向右转135°爬行回它的出发点,那么x =________cm.解析:如图所示,设蜘蛛原来在O 点,先爬行到A 点,再爬行到B 点,易知在△AOB 中,AB =10 cm ,∠OAB =75°,∠ABO =45°,则∠AOB =60°,由正弦定理知: x =AB ·sin ∠ABO sin ∠AOB =10×sin 45°sin 60°=1063(cm).答案:106 39.如图,甲船以每小时302海里的速度向正北方向航行,乙船按固定方向匀速直线航行,当甲船位于A1处时,乙船位于甲船的北偏西105°方向的B1处,此时两船相距20海里,当甲船航行20分钟到达A2处时,乙船航行到甲船的北偏西120°方向的B2处,此时两船相距102海里,求乙船航行的速度.解:如图,连接A1B2,在△A1A2B2中,易知∠A1A2B2=60°,又易求得A1A2=302×13=102=A2B2,∴△A1A2B2为正三角形,∴A1B2=10 2.在△A1B1B2中,易知∠B1A1B2=45°,∴(B1B2)2=400+200-2×20×102×22=200,∴B1B2=102,∴乙船每小时航行302海里.10.如图所示,某旅游景点有一座风景秀丽的山峰,山上有一条笔直的山路BC和一条索道AC,小王和小李打算不坐索道,而是花2个小时的时间进行徒步攀登.已知∠ABC=120°,∠ADC=150°,BD=1 千米,AC=3 千米.假设小王和小李徒步攀登的速度为每小时1.2 千米,请问:两位登山爱好者能否在2个小时内徒步登上山峰(即从B点出发到达C点).解:由∠ADC=150°知∠ADB=30°,由正弦定理得1sin 30°=ADsin 120°,所以AD= 3.在△ADC中,由余弦定理得:AC2=AD2+DC2-2AD·DC·cos 150°,即32=(3)2+DC2-2·3·DC cos 150°,即DC2+3·DC-6=0,解得DC=-3+332≈1.372 (千米),∴BC≈2.372(千米),由于2.372<2.4,所以两位登山爱好者能够在2个小时内徒步登上山峰.层级二应试能力达标1.如图,从气球A 上测得其正前下方的河流两岸B ,C 的俯角分别为75°,30°,此时气球的高度AD 是60 m ,则河流的宽度BC 是( )A .240(3-1)mB .180(2-1)mC .120(3-1)mD .30(3+1)m解析:选C 由题意知,在Rt △ADC 中,∠C =30°,AD =60 m ,∴AC =120 m .在△ABC 中,∠BAC =75°-30°=45°,∠ABC =180°-45°-30°=105°,由正弦定理,得BC =AC sin ∠BACsin ∠ABC =120×226+24=120(3-1)(m).2.如图所示为起重机装置示意图.支杆BC =10 m ,吊杆AC =15 m ,吊索AB =519 m ,起吊的货物与岸的距离AD 为( )A .30 m B.1532 mC .15 3 mD .45 m解析:选B 在△ABC 中,AC =15 m ,AB =519 m ,BC =10 m , 由余弦定理得cos ∠ACB =AC 2+BC 2-AB 22×AC ×BC=152+102-(519)22×15×10=-12,∴sin ∠ACB =32.又∠ACB +∠ACD =180°, ∴sin ∠ACD =sin ∠ACB =32. 在Rt △ADC 中,AD =AC ·sin ∠ACD =15×32=1532m. 3.如图所示,要测量底部不能到达的某电视塔AB 的高度,在塔的同一侧选择C ,D 两个观测点,且在C ,D 两点测得塔顶的仰角分别为45°,30°,在水平面上测得∠BCD =120°,C ,D 两地相距500 m ,则电视塔AB 的高度是( )A .100 2 mB .400 mC .200 3 mD .500 m解析:选D 设AB =x ,在Rt △ABC 中,∠ACB =45°,∴BC =AB =x .在Rt △ABD 中,∠ADB =30°,∴BD =3x .在△BCD 中,∠BCD =120°,CD =500 m ,由余弦定理得(3x )2=x 2+5002-2×500x cos 120°,解得x =500 m.4.如图所示,位于东海某岛的雷达观测站A ,发现其北偏东45°,与观测站A 距离202海里的B 处有一货船正匀速直线行驶,半小时后,又测得该货船位于观测站A 东偏北θ(0°<θ<45°)的C 处,且cos θ=45.已知A ,C 两处的距离为10海里,则该货船的船速为( )A .485 海里/小时B .385 海里/小时C .27 海里/小时D .4 6 海里/小时解析:选A 因为cos θ=45,0°<θ<45°,所以sin θ=35,cos(45°-θ)=22×45+22×35=7210,在△ABC 中,BC 2=(202)2+102-2×202×10×7210=340,所以BC =285,该货船的船速为28512=485海里/小时.5.如图,某人在垂直于水平地面ABC 的墙面前的点A 处进行射击训练.已知点A 到墙面的距离为AB ,某目标点P 沿墙面上的射线CM 移动,此人为了准确瞄准目标点P ,需计算由点A 观察点P 的仰角θ的大小.若AB =15 m ,AC =25 m ,∠BCM =30°,则tan θ的最大值是________.(仰角θ为直线AP 与平面ABC 所成角)解析:如图,过点P 作PO ⊥BC 于点O ,连接AO ,则∠PAO =θ.设CO =x ,则OP =33x . 在Rt △ABC 中,AB =15,AC =25,所以BC =20. 所以cos ∠BCA =45.所以AO =625+x 2-2×25x ×45=x 2-40x +625.故tan θ=33x x 2-40x +625=331-40x +625x2=33⎝⎛⎭⎫25x -452+925 .当25x =45,即x =1254时,tan θ取得最大值为3335=539. 答案:5396.甲船在A 处观察乙船,乙船在它的北偏东60°方向的B 处,两船相距a n mile ,乙船正向北行驶,若甲船的速度是乙船的3倍,则甲船应沿________方向行驶才能追上乙船;追上时甲船行驶了________n mile.解析:如图所示,设在C 处甲船追上乙船,乙船到C 处用的时间为t ,乙船的速度为v ,则BC =t v ,AC =3t v ,又B =120°,则由正弦定理BC sin ∠CAB =AC sin B ,得1sin ∠CAB =3sin 120°,∴sin ∠CAB =12,∴∠CAB =30°,∴甲船应沿北偏东30°方向行驶.又∠ACB =180°-120°-30°=30°,∴BC =AB =a n mile ,∴AC =AB 2+BC 2-2AB ·BC cos 120° =a 2+a 2-2a 2·⎝⎛⎭⎫-12=3a (n mile) 答案:北偏东30°3a7.如图所示,在社会实践中,小明观察一棵桃树.他在点A 处发现桃树顶端点C 的仰角大小为45°,往正前方走4 m 后,在点B 处发现桃树顶端点C 的仰角大小为75°.(1)求BC 的长;(2)若小明身高为1.70 m ,求这棵桃树顶端点C 离地面的高度(精确到0.01 m ,其中3≈1.732).解:(1)在△ABC 中,∠CAB =45°,∠DBC =75°, 则∠ACB =75°-45°=30°,AB =4, 由正弦定理得BC sin 45°=4sin 30°,解得BC =42(m).即BC 的长为4 2 m. (2)在△CBD 中,∠CDB =90°,BC =42, 所以DC =42sin 75°. 因为sin 75°=sin(45°+30°) =sin 45°cos 30°+cos 45°sin 30°=6+24, 则DC =2+2 3.所以CE =ED +DC =1.70+2+23≈3.70+3.464 ≈7.16(m).即这棵桃树顶端点C 离地面的高度为7.16 m.8.如图,在一条海防警戒线上的点A ,B ,C 处各有一个水声监测点,B ,C 两点到A 的距离分别为20千米和50千米,某时刻,B 收到发自静止目标P 的一个声波信号,8秒后A ,C 同时接收到该声波信号,已知声波在水中的传播速度是1.5千米/秒.(1)设A 到P 的距离为x 千米,用x 表示B ,C 到P 的距离,并求x 的值; (2)求P 到海防警戒线AC 的距离.解:(1)依题意,有PA =PC =x ,PB =x -1.5×8=x -12.在△PAB 中,AB =20,cos ∠PAB=PA 2+AB 2-PB 22PA ·AB =x 2+202-(x -12)22x ·20=3x +325x ,同理在△PAC 中,AC =50,cos ∠PAC =PA 2+AC 2-PC 22PA ·AC =x 2+502-x 22x ·50=25x .∵cos ∠PAB =cos ∠PAC ,∴3x +325x=25x , 解得x =31.(2)作PD ⊥AC 于D ,在△ADP 中,由cos ∠PAD =2531,得sin ∠PAD =1-cos 2∠PAD =42131, ∴PD =PA sin ∠PAD =31×42131=421千米. 故静止目标P 到海防警戒线AC 的距离为421千米.第二课时 三角形中的几何计算(1)已知三角形的两边及内角怎样求其面积?(2)已知三角形的面积如何求其他量?[新知初探] 三角形的面积公式预习课本P16~18,思考并完成以下问题(1)S =12a ·h a (h a 表示a 边上的高).(2)S =12ab sin C =12bc sin A =12ac sin B.[点睛] 三角形的面积公式S =12ab sin C 与原来的面积公式S =12a ·h (h 为a 边上的高)的关系为:h =b sin C ,实质上b sin C 就是△ABC 中a 边上的高.[小试身手](1)公式S =12ab sin C 适合求任意三角形的面积( )(2)三角形中已知三边无法求其面积( )(3)在三角形中已知两边和一角就能求三角形的面积( ) 解析:(1)正确,S =12ab sin C 适合求任意三角形的面积.(2)错误.已知三边可利用余弦定理求角的余弦值,再求得正弦值,进而求面积. (3)正确.已知两边和两边的夹角可直接求得面积,已知两边和一边的对角,可求得其他边和角,再求面积.答案:(1)√ (2)× (3)√2.在△ABC 中,已知a =2,b =3,C =120°,则S △ABC =( ) A.32B.332C. 3D .3解析:选B S △ABC =12ab sin C =12×2×3×32=332.3.已知△ABC 的面积为32,且b =2,c =3,则A 的大小为( )A .60°或120°B .60°C .120°D .30°或150°解析:选A 由S △ABC =12bc sin A 得32=12×2×3×sin A , 所以sin A =32, 故A =60°或120°,故选A.4.若△ABC 的三边a ,b ,c 及面积S 满足S =a 2-(b -c )2,则sin A =________. 解析:由余弦定理得S =a 2-(b -c )2=2bc -2bc cos A =12bc sin A ,所以sin A +4cos A =4,由sin 2A +cos 2A =1,解得sin 2A +⎝⎛⎭⎫1-sin A 42=1,sin A =817. 答案:817三角形面积的计算[典例] 已知△ABC 中,B =30°,AB =23,AC =2,求△ABC 的面积. [解] 由正弦定理,得sin C =AB sin B AC =23sin 30°2=32. ∵AB >AC ,∴C =60°或C =120°.当C =60°时,A =90°,S △ABC =12AB ·AC =23;当C =120°时,A =30°,S △ABC =12AB ·AC sin A = 3.故△ABC 的面积为23或 3.(1)求三角形面积时,应先根据题目给出的已知条件选择最简便、最快捷的计算方法,这样不仅能减少一些不必要的计算,还能使计算结果更加接近真实值.(2)事实上,在众多公式中,最常用的公式是S ①ABC =12ab sin C =12bc sin A =12ac sin B ,即给出三角形的两边和夹角(其中某边或角需求解)求三角形面积,反过来,给出三角形的面积利用上述公式也可求得相应的边或角,应熟练应用此公式.[活学活用]△ABC 中,若a ,b ,c 的对角分别为A ,B ,C ,且2A =B +C ,a =3,△ABC 的面积S △ABC =32,求边b 的长和B 的大小. 解:∵A +B +C =180°,又2A =B +C ,∴A =60°. ∵S △ABC =12bc sin A =32,sin A =32,∴bc =2.①又由余弦定理得3=b 2+c 2-2bc cos A =b 2+c 2-2×2×12,即b 2+c 2=5.② 解①②可得b =1或2.由正弦定理知a sin A =b sin B ,∴sin B =b sin A a =b2.当b =1时,sin B =12,B =30°;当b =2时,sin B =1,B =90°.三角恒等式证明问题 [典例] 在△ABC 中,求证:a -c cos B b -c cos A =sin Bsin A .证明:[法一 化角为边]左边=a -c (a 2+c 2-b 2)2ac b -c (b 2+c 2-a 2)2bc =a 2-c 2+b 22a ·2bb 2-c 2+a 2=b a =2R sin B 2R sin A =sin B sin A =右边,其中R 为△ABC 外接圆的半径. ∴a -c cos Bb -c cos A =sin Bsin A.[法二 化边为角]左边=sin A -sin C cos B sin B -sin C cos A =sin (B +C )-sin C cos Bsin (A +C )-sin C cos A=sin B cos C sin A cos C =sin Bsin A =右边(cos C ≠0),∴a -c cos B b -c cos A =sin Bsin A.1.三角恒等式证明的三个基本原则 (1)统一边角关系. (2)由繁推简.(3)目标明确,等价转化. 2.三角恒等式证明的基本方法(1)把角的关系通过正、余弦定理转化为边的关系,然后进行化简、变形.(2)把边的关系转化为角的关系,一般是通过正弦定理,然后利用三角函数公式进行恒等变形.[活学活用]在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .求证:cos B cos C =c -b cos Ab -c cos A. 证明:法一:由正弦定理,得c -b cos Ab -c cos A=2R sin C -2R sin B cos A 2R sin B -2R sin C cos A =sin (A +B )-sin B cos A sin (A +C )-sin C cos A =sin A cos B sin A cos C =cos Bcos C .法二:由余弦定理,得c -b cos Ab -c cos A =c -b 2+c 2-a 22c b -b 2+c 2-a 22b=a 2+c 2-b 22c b 2+a 2-c 22b =a 2+c 2-b 22ac b 2+a 2-c 22ab=cos B cos C.与三角形有关的综合问题 题点一:与三角形面积有关的综合问题1.在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知a cos B -c =b 2.(1)求角A 的大小;(2)若b -c =6,a =3+3,求BC 边上的高. 解:(1)由a cos B -c =b2及正弦定理可得,sin A cos B -sin C =sin B2, 因为sin C =sin(A +B )=sin A cos B +cos A sin B , 所以sin B 2+cos A sin B =0.因为sin B ≠0,所以cos A =-12,因为0<A <π,所以A =2π3. (2)由余弦定理可知, a 2=b 2+c 2-2bc cos2π3=b 2+c 2+bc , 所以(3+3)2=b 2+c 2+bc =(b -c )2+3bc =6+3bc , 解得bc =2+2 3.设BC 边上的高为h ,由S △ABC =12bc sin A =12ah ,得12(2+23)sin 2π3=12(3+3)h, 解得h =1. 题点二:三角形中的范围问题2.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且满足(2c -a )cos B -b cos A =0. (1)求角B 的大小;(2)求3sin A +sin ⎝⎛⎭⎫C -π6的取值范围. 解:(1)由正弦定理得:(2sin C -sin A )cos B -sin B cos A =0, 即sin C (2cos B -1)=0,∵sin C ≠0,∴cos B =12,∵B ∈(0,π),∴B =π3.(2)由(1)知B =π3,∴C =2π3-A ,∴3sin A +sin ⎝⎛⎭⎫C -π6=3sin A +cos A =2sin ⎝⎛⎭⎫A +π6. ∵A ∈⎝⎛⎭⎫0,2π3,∴A +π6∈⎝⎛⎭⎫π6,5π6, ∴2sin ⎝⎛⎭⎫A +π6∈(1,2], ∴3sin A +sin ⎝⎛⎭⎫C -π6的取值范围是(1,2]. 题点三:三角形中的最值问题3.设△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c . 已知sin (A -B )sin (A +B )=b +cc .(1)求角A 的大小;(2)当a =6时,求△ABC 面积的最大值,并指出面积最大时△ABC 的形状. 解:(1)由sin (A -B )sin (A +B )=b +cc ,得sin (A -B )sin (A +B )=sin B +sin Csin C .又sin(A +B )=sin(π-C )=sin C , ∴sin(A -B )=sin B +sin C , ∴sin(A -B )=sin B +sin(A +B ).∴sin A cos B -cos A sin B =sin B +sin A cos B +cos A sin B ,∴sin B +2 cos A sin B =0, 又sin B ≠0,∴cos A =-12.∵A ∈(0,π),∴A =2π3. (2)S =12bc sin A =34bc =34×2R sin B ·2R sin C=3R 2sin B ·sin C =3R 2sin B ·sin ⎝⎛⎭⎫π3-B =32R 2sin ⎝⎛⎭⎫2B +π6-34R 2,B ∈⎝⎛⎭⎫0,π3. 由正弦定理2R =asin A=6sin2π3=43, ∴R =2 3.当2B +π6=π2,即B =C =π6时,S max =33,∴△ABC 面积的最大值为33,此时△ABC 为等腰钝角三角形. 题点四:多边形面积问题4.已知圆内接四边形ABCD 的边长AB =2,BC =6,CD =DA =4,求四边形ABCD 的面积S .解:如图,连接BD ,则S =S △ABD +S △CBD =12AB ·AD sin A +12BC ·CD sin C .∵A +C =180°,∴sin A =sin C , ∴S =12sin A (AB ·AD +BC ·CD )=16sin A .在△ABD 中,由余弦定理得BD 2=AB 2+AD 2-2AB ·AD cos A =20-16cos A , 在△CDB 中,由余弦定理得BD 2=CD 2+BC 2-2CD ·BC cos C =52-48cos C , ∴20-16cos A =52-48cos C .又cos C =-cos A ,∴cos A =-12,∴A =120°,∴S =16sin A =8 3.(1)解决此类问题的关键是根据题意画出图形,将图形中的已知条件与未知量之间的关系转化为三角形中的边与角的关系,求解三角形使问题获解.(2)三角形问题中,常涉及求边、求角及求面积等几个问题,用正、余弦定理作为解题的工具进行转化求解.在涉及变量取值范围或最值问题时,常常用到函数等数学相关知识.(3)解三角形时,角的取值范围至关重要.角的取值范围往往隐含在题目中,不深入挖掘很容易出错.层级一 学业水平达标1.在△ABC 中,A =60°,AB =1,AC =2,则S △ABC 的值为( ) A.12 B.32 C.3 D .23 解析:选B S △ABC =12AB ·AC ·sin A =32.2.如果等腰三角形的周长是底边长的5倍,则它的顶角的余弦值为( ) A .-78 B.78 C .-87 D.87解析:选B 设等腰三角形的底边长为a ,顶角为θ,则腰长为2a ,由余弦定理得,cos θ=4a 2+4a 2-a 28a 2=78.3.在△ABC 中,已知面积S =14(a 2+b 2-c 2),则角C 的大小为( )A .135°B .45°C .60°D .120°解析:选B ∵S =14(a 2+b 2-c 2)=12ab sin C ,由余弦定理得:sin C =cos C ,∴tan C =1.又0°<C <180°,∴C =45°.4.在△ABC 中,若cos B =14,sin C sin A =2,且S △ABC =154,则b =( )A .4B .3C .2D .1解析:选C 依题意得,c =2a ,b 2=a 2+c 2-2ac cos B =a 2+(2a )2-2×a ×2a ×14=4a 2,所以b =c =2a .因为B ∈(0,π),所以sin B =1-cos 2B =154,又S △ABC =12ac sin B =12×b2×b ×154=154,所以b =2,选C. 5.三角形的一边长为14,这条边所对的角为60°,另两边之比为8∶5,则这个三角形的面积为( )A .40 3B .20 3C .40 2D .202 解析:选A 设另两边长为8x,5x ,则cos 60°=64x 2+25x 2-14280x 2,解得x =2或x =-2(舍去).故两边长分别为16与10,所以三角形的面积是12×16×10×sin 60°=40 3.6.在△ABC 中,a =32,b =23,cos C =13,则△ABC 的面积为________.解析:∵cos C =13,0<C <π,∴sin C =223,∴S △ABC =12ab sin C =12×32×23×223=4 3.答案:437.如图,在△ABC 中,已知B =45°,D 是BC 边上一点,AD =5,AC =7,DC =3,则AB =________.解析:在△ADC 中,cos C =AC 2+DC 2-AD 22·AC ·DC =72+32-522×7×3=1114.又0°<C <180°,∴sin C =5314. 在△ABC 中,AC sin B =ABsin C,∴AB =sin C sin B ·AC =5314×2×7=562.答案:5628.△ABC 的两边长分别为2,3,其夹角的余弦值为13,则其外接圆的半径为________.解析:不妨设b =2,c =3,cos A =13,则a 2=b 2+c 2-2bc ·cos A =9,∴a =3. 又∵sin A =1-cos 2 A =223, ∴外接圆半径为R =a 2sin A =32·223=928.答案:9289.在△ABC 中,求证:b 2cos 2A -a 2cos 2B =b 2-a 2.证明:左边=b 2(1-2sin 2A )-a 2(1-2sin 2B )=b 2-a 2-2(b 2sin 2A -a 2sin 2B ), 由正弦定理a sin A =bsin B ,得b sin A =a sin B ,∴b 2sin 2A -a 2sin 2B =0,∴左边=b 2-a 2=右边, ∴b 2cos 2A -a 2cos 2B =b 2-a 2.10.如图所示,在梯形ABCD 中,AD ∥BC ,AB =5,AC =9,∠BCA =30°,∠ADB =45°,求BD 的长.解:在△ABC 中,AB =5,AC =9,∠BCA =30°,由正弦定理,得AB sin ∠BCA =AC sin ∠ABC, ∴sin ∠ABC =AC ·sin ∠BCA AB =9×sin 30°5=910.∵AD ∥BC ,∴∠BAD =180°-∠ABC , 于是sin ∠BAD =sin ∠ABC =910. 在△ABD 中,AB =5,sin ∠BAD =910,∠ADB =45°, 由正弦定理,得AB sin ∠ADB =BDsin ∠BAD,解得BD =922,故BD 的长为922. 层级二 应试能力达标1.△ABC 的周长为20,面积为103,A =60°,则BC 的边长等于( ) A .5 B .6 C .7 D .8 解析:选C 如图,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a +b +c =20,12bc sin 60°=103,a 2=b 2+c 2-2bc cos 60°,则bc =40,a 2=b 2+c 2-bc =(b +c )2-3bc =(20-a )2-3×40, ∴a =7.2.在△ABC 中,已知b 2-bc -2c 2=0,且a =6,cos A =78,则△ABC 的面积等于( )A.152B.15 C .2 D .3 解析:选A 因为b 2-bc -2c 2=0,所以(b -2c )(b +c )=0,所以b =2c .由a 2=b 2+c 2-2bc cos A ,解得c =2,b =4, 因为cos A =78,所以sin A =158,所以S △ABC =12bc sin A =12×4×2×158=152.3.在△ABC 中,若b =2,A =120°,其面积S =3,则△ABC 外接圆的半径为( ) A. 3 B . C .2 3 D .4 解析:选B ∵S =12bc sin A ,∴3=12×2c sin 120°,∴c =2,∴a =b 2+c 2-2bc cos A =4+4-2×2×2×⎝⎛⎭⎫-12=23, 设△ABC 外接圆的半径为R ,∴2R =a sin A =2332=4, ∴R =2.4.在△ABC 中,sin A =34,a =10,则边长c 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫152,+∞ B .(10,+∞) C .(0,10)D.⎝⎛⎦⎤0,403 解析:选D ∵c sin C =a sin A =403,∴c =403sin C .∴0<c ≤403. 5.已知△ABC 的面积S =3,A =π3,则AB AC ________.解析:S △ABC =12·|AB AC A ,即3=12·|AB AC |·32,AB AC 4,AB AC AB AC A =4×12=2.答案:26.在锐角三角形ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c ,若b a +ab =6cos C ,则tan C tan A +tan Ctan B=________. 解析:∵b a +ab =6cos C ,∴a 2+b 2ab =6×a 2+b 2-c 22ab ,∴2a 2+2b 2-2c 2=c 2, 又tan C tan A +tan C tan B =sin C cos A sin A cos C +sin C cos B sin B cos C =sin C (sin B cos A +cos B sin A )sin A sin B cos C=sin C sin (B +A )sin A sin B cos C =sin 2C sin A sin B cos C =c 2ab cos C =c 2aba 2+b 2-c 22ab =2c 2a 2+b 2-c 2=4. 答案:47.在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c .已知sin A sin B =sin C tan C . (1)求a 2+b 2c 2的值;(2)若a =22c ,且△ABC 的面积为4,求c 的值. 解:(1)由已知sin A sin B =sin C tan C 得cos C =c 2ab .又cos C =a 2+b 2-c 22ab ,故a 2+b 2=3c 2,故a 2+b 2c 2的值为3. (2)由a =22c, a 2+b 2=3c 2得b =102c . 由余弦定理得cos C =255,故sin C =55. 所以12×22c ×102c ×55=4,解得c =4.8.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,且a =2,2cos 2 B +C2+sin A =45.(1)若满足条件的△ABC 有且只有一个,求b 的取值范围; (2)当△ABC 的周长取最大值时,求b 的值.解:2cos 2 B +C 2+sin A =45⇒1+cos(B +C )+sin A =45⇒sin A -cos A =-15.又0<A <π,且sin 2A +cos 2A =1,有⎩⎨⎧sin A =35,cos A =45.(1)若满足条件的△ABC 有且只有一个,则有a =b sin A 或a ≥b ,则b 的取值范围为(0,2]∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫103. (2)设△ABC 的周长为l ,由正弦定理得 l =a +b +c =a +asin A(sin B +sin C ) =2+103[sin B +sin(A +B )]=2+103[sin B +sin A cos B +cos A sin B ]=2+2(3sin B +cos B ) =2+210sin(B +θ),其中θ为锐角,且⎩⎨⎧sin θ=1010,cos θ=31010 ,l max =2+210,当cos B =1010,sin B =31010时取到.此时b =asin Asin B =10.(时间120分钟 满分150分)一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.在△ABC 中,a =k ,b =3k (k >0),A =45°,则满足条件的三角形有( ) A .0个 B .1个 C .2个D .无数个解析:选A 由正弦定理得a sin A =bsin B, ∴sin B =b sin A a =62>1,即sin B >1,这是不成立的.所以没有满足此条件的三角形.2.在△ABC 中,A =π3,BC =3,AB =6,则C =( )A.π4或3π4B.3π4C.π4D.π6解析:选C 由BC sin A =AB sin C ,得sin C =22.∵BC =3,AB =6,∴A >C ,则C 为锐角,故C =π4.3.在△ABC 中,a =15,b =20,A =30°,则cos B =( ) A .±53 B.23 C .-53D.53解析:选A 因为a sin A =b sin B ,所以15sin 30°=20sin B ,解得sin B =23.因为b >a ,所以B >A ,故B 有两解,所以cos B =±53. 4.在△ABC 中,已知(b +c )∶(c +a )∶(a +b )=4∶5∶6,则sin A ∶sin B ∶sin C 等于( )A .6∶5∶4B .7∶5∶3C .3∶5∶7D .4∶5∶6解析:选B ∵(b +c )∶(c +a )∶(a +b )=4∶5∶6, ∴b +c 4=c +a 5=a +b 6.令b +c 4=c +a 5=a +b6=k (k >0), 则⎩⎪⎨⎪⎧b +c =4k ,c +a =5k ,a +b =6k ,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =72k ,b =52k ,c =32k .∴sin A ∶sin B ∶sin C =a ∶b ∶c =7∶5∶3.5.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且sin 2A 2=c -b2c ,则△ABC 的形状为( )A .等边三角形B .直角三角形C .等腰三角形D .等腰直角三角形解析:选B 由已知可得1-cos A 2=12-b2c,即cos A =bc,b =c cos A .法一:由余弦定理得cos A =b 2+c 2-a 22bc ,则b =c ·b 2+c 2-a 22bc,所以c 2=a 2+b 2,由此知△ABC 为直角三角形. 法二:由正弦定理,得sin B =sin C cos A .在△ABC 中,sin B =sin(A +C ), 从而有sin A cos C +cos A sin C =sin C cos A , 即sin A cos C =0.在△ABC 中,sin A ≠0,所以cos C =0.由此得C =π2,故△ABC 为直角三角形.6.已知圆的半径为4,a ,b ,c 为该圆的内接三角形的三边,若abc =162,则三角形的面积为( )A .2 2B .82 C. 2D.22解析:选C ∵a sin A =b sin B =csin C =2R =8,∴sin C =c 8,∴S △ABC =12ab sin C =abc 16=16216= 2.7.在△ABC 中,三边长分别为a -2,a ,a +2,最大角的正弦值为32,则这个三角形的面积为( )A.154 B.1534C.2134D.3534解析:选B ∵三边不等,∴最大角大于60°.设最大角为α,故α所对的边长为a +2,∵sin α=32,∴α=120°.由余弦定理得(a +2)2=(a -2)2+a 2+a (a -2),即a 2=5a ,故a =5,故三边长为3,5,7,S △ABC =12×3×5×sin 120°=1534.8.如图,在△ABC 中,D 是边AC 上的点,且AB =AD,2AB =3BD ,BC =2BD ,则sin C 的值为( )A.33B.36C.63D.66解析:选D 设BD =a ,则BC =2a ,AB =AD =32a . 在△ABD 中,由余弦定理,得cos A =AB 2+AD 2-BD 22AB ·AD=⎝⎛⎭⎫32a 2+⎝⎛⎭⎫32a 2-a 22×32a ·32a=13. 又∵A 为△ABC 的内角,∴sin A =223. 在△ABC 中,由正弦定理得,BC sin A =ABsin C. ∴sin C =AB BC ·sin A =32a2a ·223=66.二、填空题(本大题共7小题,多空题每题6分,单空题每题4分,共36分.把答案填在题中横线上)9.在△ABC 中,已知a cos A =b cos B =ccos C,则这个三角形的形状是________. 解析:由正弦定理a sin A =b sin B =c sin C 得sin A cos A =sin B cos B =sin C cos C,∴tan A =tan B =tan C ,∴A =B =C ,三角形ABC 为等边三角形.答案:等边三角形10.在△ABC 中,B =30°,C =120°,则A =________,a ∶b ∶c =________. 解析:A =180°-B -C =30°,由正弦定理得a ∶b ∶c =sin A ∶sin B ∶sin C , 即a ∶b ∶c =sin 30°∶sin 30°∶sin 120°=1∶1∶ 3. 答案:30° 1∶1∶311.已知△ABC 中,内角A ,B ,C 所对边长分别为a ,b ,c ,若A =π3,b =2a cos B ,c =1,则B =________,△ABC 的面积等于________.解析:由正弦定理得sin B =2sin A cos B ,故tan B =2sin A =2sin π3=3,又B ∈(0,π),所以B =π3,又A =B =π3,则△ABC 是正三角形,所以S △ABC =12bc sin A =12×1×1×32=34.答案:π3 3412.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若b =2a ,B =A +60°,则A =________,三角形的形状为________.解析:∵b =2a ,由正弦定理,得sin B =2sin A ,又B =A +60°,∴sin(A +60°)=2sin A ,即12sin A +32cos A =2sin A ,∴tan A =33.又0°<A <180°,∴A =30°,B =90°.答案:30° 直角三角形13.已知三角形ABC 中,BC 边上的高与BC 边长相等,则AC AB +AB AC +BC 2AB ·AC 的最大值是________.解析:由题意得, 12 b c sin A =12 a 2⇒bc sin A =a 2,因此AC AB +AB AC +BC 2AB ·AC =b c +c b +a 2bc =b 2+c 2+a 2bc =a 2+2bc cos A +a 2bc =2cos A +2sin A =2 2 s in ⎝⎛⎭⎫A +π4≤22,从而所求最大值是2 2.答案:2214.在△ABC 中,已知cos A =35,cos B =513,b =3,则sin C =________,c =________.解析:在△ABC 中,∵cos A =35>0,∴sin A =45.∵cos B =513>0,∴sin B =1213. ∴sin C =sin [π-(A +B )]=sin(A +B ) =sin A cos B +cos A sin B =45×513+35×1213=5665.由正弦定理知b sin B =csin C ,∴c =b sin Csin B =3×56651213=145.答案:5665 14515.太湖中有一小岛,沿太湖有一条正南方向的公路,一辆汽车测得小岛在公路的南偏西15°的方向上,汽车行驶1 km 后,又测得小岛在南偏西75°的方向上,则小岛到公路的距离是________km.。
高中数学必修五典题精讲典题精讲例1(1)已知0<x <31,求函数y=x(1-3x)的最大值; (2)求函数y=x+x1的值域. 思路分析:(1)由极值定理,可知需构造某个和为定值,可考虑把括号内外x 的系数变成互为相反数;(2)中,未指出x >0,因而不能直接使用基本不等式,需分x >0与x <0讨论.(1)解法一:∵0<x <31,∴1-3x >0. ∴y=x(1-3x)= 31·3x(1-3x)≤31[2)31(3x x -+]2=121,当且仅当3x=1-3x ,即x=61时,等号成立.∴x=61时,函数取得最大值121. 解法二:∵0<x <31,∴31-x >0. ∴y=x(1-3x)=3x(31-x)≤3[231x x -+]2=121,当且仅当x=31-x,即x=61时,等号成立. ∴x=61时,函数取得最大值121. (2)解:当x >0时,由基本不等式,得y=x+x1≥2x x 1•=2,当且仅当x=1时,等号成立. 当x <0时,y=x+x1=-[(-x)+)(1x -]. ∵-x >0,∴(-x)+)(1x -≥2,当且仅当-x=x -1,即x=-1时,等号成立. ∴y=x+x1≤-2. 综上,可知函数y=x+x 1的值域为(-∞,-2]∪[2,+∞). 绿色通道:利用基本不等式求积的最大值,关键是构造和为定值,为使基本不等式成立创造条件,同时要注意等号成立的条件是否具备.变式训练1当x >-1时,求f(x)=x+11+x 的最小值. 思路分析:x >-1⇒x+1>0,变x=x+1-1时x+1与11+x 的积为常数. 解:∵x >-1,∴x+1>0.∴f(x)=x+11+x =x+1+11+x -1≥2)1(1)1(+•+x x -1=1. 当且仅当x+1=11+x ,即x=0时,取得等号. ∴f(x)min =1.变式训练2求函数y=133224+++x x x 的最小值. 思路分析:从函数解析式的结构来看,它与基本不等式结构相差太大,而且利用前面求最值的方法不易求解,事实上,我们可以把分母视作一个整体,用它来表示分子,原式即可展开.解:令t=x 2+1,则t ≥1且x 2=t-1.∴y=133224+++x x x =1113)1(3)1(22++=++=+-+-t t t t t t t t . ∵t ≥1,∴t+t 1≥2t t 1•=2,当且仅当t=t1,即t=1时,等号成立. ∴当x=0时,函数取得最小值3.例2已知x >0,y >0,且x 1+y9=1,求x+y 的最小值. 思路分析:要求x+y 的最小值,根据极值定理,应构建某个积为定值,这需要对条件进行必要的变形,下面给出三种解法,请仔细体会.解法一:利用“1的代换”, ∵x 1+y9=1, ∴x+y=(x+y)·(x 1+y9)=10+y x x y 9+. ∵x >0,y >0,∴y x x y 9+≥2y x x y 9•=6. 当且仅当yx x y 9=,即y=3x 时,取等号. 又x 1+y9=1,∴x=4,y=12. ∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.解法二:由x 1+y9=1,得x=9-y y . ∵x >0,y >0,∴y >9. x+y=9-y y +y=y+999-+-y y =y+99-y +1=(y-9)+99-y +10. ∵y >9,∴y-9>0. ∴999-+-y y ≥299)9(-•-y y =6. 当且仅当y-9=99-y ,即y=12时,取得等号,此时x=4.∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.解法三:由x 1+y9=1,得y+9x=xy, ∴(x-1)(y-9)=9.∴x+y=10+(x-1)+(y-9)≥10+2)9)(1(--y x =16,当且仅当x-1=y-9时取得等号.又x 1+y9=1, ∴x=4,y=12.∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.绿色通道:本题给出了三种解法,都用到了基本不等式,且都对式子进行了变形,配凑出基本不等式满足的条件,这是经常需要使用的方法,要学会观察,学会变形,另外解法二,通过消元,化二元问题为一元问题,要注意根据被代换的变量的范围对另外一个变量的范围的影响.黑色陷阱:本题容易犯这样的错误:x 1+y 9≥2xy 9①,即xy6≤1,∴xy ≥6. ∴x+y ≥2xy ≥2×6=12②.∴x+y 的最小值是12.产生不同结果的原因是不等式①等号成立的条件是x 1=y9,不等式②等号成立的条件是x=y.在同一个题目中连续运用了两次基本不等式,但是两个基本不等式等号成立的条件不同,会导致错误结论.变式训练已知正数a,b,x,y 满足a+b=10,y b x a +=1,x+y 的最小值为18,求a,b 的值. 思路分析:本题属于“1”的代换问题.解:x+y=(x+y)(y b x a +)=a+x ay y bx ++b=10+xay y bx +. ∵x,y >0,a,b >0,∴x+y ≥10+2ab =18,即ab =4.又a+b=10,∴⎩⎨⎧==8,2b a 或⎩⎨⎧==.2,8b a例3求f(x)=3+lgx+x lg 4的最小值(0<x <1). 思路分析:∵0<x <1,∴lgx <0,xlg 4<0不满足各项必须是正数这一条件,不能直接应用基本不等式,正确的处理方法是加上负号变正数.解:∵0<x <1,∴lgx <0,x lg 4<0.∴-xlg 4>0. ∴(-lgx)+(-x lg 4)≥2)lg 4)(lg (xx --=4. ∴lgx+x lg 4≤-4.∴f(x)=3+lgx+xlg 4≤3-4=-1. 当且仅当lgx=x lg 4,即x=1001时取得等号. 则有f(x)=3+lgx+x lg 4 (0<x <1)的最小值为-1. 黑色陷阱:本题容易忽略0<x <1这一个条件.变式训练1已知x <45,求函数y=4x-2+541-x 的最大值.思路分析:求和的最值,应凑积为定值.要注意条件x <45,则4x-5<0. 解:∵x <45,∴4x-5<0. y=4x-5+541-x +3=-[(5-4x)+x 451-]+3 ≤-2xx 451)45(-•-+3=-2+3=1. 当且仅当5-4x=x451-,即x=1时等号成立. 所以当x=1时,函数的最大值是1.变式训练2当x <23时,求函数y=x+328-x 的最大值. 思路分析:本题是求两个式子和的最大值,但是x ·328-x 并不是定值,也不能保证是正值,所以,必须使用一些技巧对原式变形.可以变为y=21(2x-3)+328-x +23=-(x x 238223-+-)+23,再求最值.解:y=21(2x-3)+328-x +23=-(x x 238223-+-)+23, ∵当x <23时,3-2x >0, ∴x x 238223-+-≥x x 2382232-•-=4,当且仅当x x 238223-=-,即x=-21时取等号. 于是y ≤-4+23=25-,故函数有最大值25-. 例4如图3-4-1,动物园要围成相同的长方形虎笼四间,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成.图3-4-1(1)现有可围36 m 长网的材料,每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使每间虎笼面积最大?(2)若使每间虎笼面积为24 m 2,则每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使围成四间虎笼的钢筋总长度最小?思路分析:设每间虎笼长为x m ,宽为y m ,则(1)是在4x+6y=36的前提下求xy 的最大值;而(2)则是在xy=24的前提下来求4x+6y 的最小值.解:(1)设每间虎笼长为x m ,宽为y m ,则由条件,知4x+6y=36,即2x+3y=18.设每间虎笼的面积为S ,则S=xy.方法一:由于2x+3y ≥2y x 32⨯=2xy 6,∴2xy 6≤18,得xy ≤227,即S ≤227. 当且仅当2x=3y 时等号成立.由⎩⎨⎧=+=,1832,22y x y x 解得⎩⎨⎧==.3,5.4y x故每间虎笼长为4.5 m ,宽为3 m 时,可使面积最大. 方法二:由2x+3y=18,得x=9-23y. ∵x >0,∴0<y <6. S=xy=(9-23y)y=23 (6-y)y. ∵0<y <6,∴6-y >0.∴S ≤23[2)6(y y +-]2=227. 当且仅当6-y=y,即y=3时,等号成立,此时x=4.5.故每间虎笼长4.5 m,宽3 m 时,可使面积最大.(2)由条件知S=xy=24.设钢筋网总长为l,则l=4x+6y.方法一:∵2x+3y ≥2y x 32•=2xy 6=24,∴l=4x+6y=2(2x+3y)≥48,当且仅当2x=3y 时,等号成立.由⎩⎨⎧==,24,32xy y x 解得⎩⎨⎧==.4,6y x故每间虎笼长6 m ,宽4 m 时,可使钢筋网总长最小. 方法二:由xy=24,得x=y 24. ∴l=4x+6y=y 96+6y=6(y 16+y)≥6×2y y⨯16=48,当且仅当y 16=y ,即y=4时,等号成立,此时x=6. 故每间虎笼长6 m,宽4 m 时,可使钢筋总长最小.绿色通道:在使用基本不等式求函数的最大值或最小值时,要注意:(1)x,y 都是正数;(2)积xy (或x+y )为定值;(3)x 与y 必须能够相等,特别情况下,还要根据条件构造满足上述三个条件的结论.变式训练某工厂拟建一座平面图为矩形且面积为200 平方米的三级污水处理池(平面图如图3-4-2所示),由于地形限制,长、宽都不能超过16米,如果池外周壁建造单价为每米400元,中间两道隔墙建造单价为每米248元,池底建造单价为每平方米80元,池壁的厚度忽略不计,试设计污水处理池的长和宽,使总造价最低,并求出最低造价.图3-4-2思路分析:在利用均值不等式求最值时,必须考虑等号成立的条件,若等号不能成立,通常要用函数的单调性进行求解.解:设污水处理池的长为x 米,则宽为x 200米(0<x ≤16,0<x200≤16),∴12.5≤x ≤16. 于是总造价Q(x)=400(2x+2×x 200)+248×2×x 200+80×200. =800(x+x324)+16 000≥800×2x x 324•+16 000=44 800, 当且仅当x=x324 (x >0),即x=18时等号成立,而18∉[12.5,16],∴Q(x)>44 800. 下面研究Q(x)在[12.5,16]上的单调性.对任意12.5≤x 1<x 2≤16,则x 2-x 1>0,x 1x 2<162<324.Q(x 2)-Q(x 1)=800[(x 2-x 1)+324(1211x x -)] =800×212112)324)((x x x x x x --<0, ∴Q(x 2)>Q(x 1).∴Q(x)在[12.5,16]上是减函数.∴Q(x)≥Q(16)=45 000.答:当污水处理池的长为16米,宽为12.5米时,总造价最低,最低造价为45 000元.问题探究问题某人要买房,随着楼层的升高,上下楼耗费的精力增多,因此不满意度升高.当住第n 层楼时,上下楼造成的不满意度为n.但高处空气清新,嘈杂音较小,环境较为安静,因此随着楼层的升高,环境不满意度降低.设住第n 层楼时,环境不满意程度为n8.则此人应选第几楼,会有一个最佳满意度.导思:本问题实际是求n 为何值时,不满意度最小的问题,先要根据问题列出一个关于楼层的函数式,再根据基本不等式求解即可.探究:设此人应选第n 层楼,此时的不满意程度为y.由题意知y=n+n8.∵n+n8≥2248=⨯n n , 当且仅当n=n8,即n=22时取等号. 但考虑到n ∈N *,∴n ≈2×1.414=2.828≈3,即此人应选3楼,不满意度最低.。
高三数学人教版必修五知识点解析2021高三人教版必修五知识点1正弦、余弦典型例题1.在△ABC中,∠C=90°,a=1,c=4,则sinA的值为2.已知α为锐角,且?,则α的度数是()A.30°B.45°C.60°D.90°3.在△ABC中,若?,∠A,∠B为锐角,则∠C的度数是()A.75°B.90°C.105°D.120°4.若∠A为锐角,且?,则A=()A.15°B.30°C.45°D.60°5.在△ABC中,AB=AC=2,AD⊥BC,垂足为D,且AD=,E是AC中点,EF⊥BC,垂足为F,求sin∠EBF的值。
正弦、余弦解题诀窍1、已知两角及一边,或两边及一边的对角(对三角形是否存在要讨论)用正弦定理2、已知三边,或两边及其夹角用余弦定理3、余弦定理对于确定三角形形状非常有用,只需要知道角的余弦值为正,为负,还是为零,就可以确定是钝角。
直角还是锐角。
高三人教版必修五知识点21.等差数列的定义如果一个数列从第2项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,那么这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,通常用字母d表示.2.等差数列的通项公式若等差数列{an}的首项是a1,公差是d,则其通项公式为an=a1+(n-1)d.3.等差中项如果A=(a+b)/2,那么A叫做a与b的等差中项.4.等差数列的常用性质(1)通项公式的推广:an=am+(n-m)d(n,m∈N_).(2)若{an}为等差数列,且m+n=p+q,则am+an=ap+aq(m,n,p,q∈N_).(3)若{an}是等差数列,公差为d,则ak,ak+m,ak+2m,。
(k,m∈N_)是公差为md的等差数列.(4)数列Sm,S2m-Sm,S3m-S2m,。
也是等差数列.(5)S2n-1=(2n-1)an.(6)若n为偶数,则S偶-S奇=nd/2;若n为奇数,则S奇-S偶=a中(中间项).注意:一个推导利用倒序相加法推导等差数列的前n项和公式:Sn=a1+a2+a3+。
新课标人教A 版高中数学必修五典题精讲(3.4基本不等式)典题精讲例1(1)已知0<x <31,求函数y=x(1-3x)的最大值; (2)求函数y=x+x1的值域. 思路分析:(1)由极值定理,可知需构造某个和为定值,可考虑把括号内外x 的系数变成互为相反数;(2)中,未指出x >0,因而不能直接使用基本不等式,需分x >0与x <0讨论.(1)解法一:∵0<x <31,∴1-3x >0. ∴y=x(1-3x)= 31·3x(1-3x)≤31[2)31(3x x -+]2=121,当且仅当3x=1-3x ,即x=61时,等号成立.∴x=61时,函数取得最大值121. 解法二:∵0<x <31,∴31-x >0. ∴y=x(1-3x)=3x(31-x)≤3[231x x -+]2=121,当且仅当x=31-x,即x=61时,等号成立. ∴x=61时,函数取得最大值121. (2)解:当x >0时,由基本不等式,得y=x+x 1≥2xx 1∙=2,当且仅当x=1时,等号成立. 当x <0时,y=x+x 1=-[(-x)+)(1x -]. ∵-x >0,∴(-x)+)(1x -≥2,当且仅当-x=x -1,即x=-1时,等号成立. ∴y=x+x1≤-2. 综上,可知函数y=x+x 1的值域为(-∞,-2]∪[2,+∞). 绿色通道:利用基本不等式求积的最大值,关键是构造和为定值,为使基本不等式成立创造条件,同时要注意等号成立的条件是否具备.变式训练1当x >-1时,求f(x)=x+11+x 的最小值. 思路分析:x >-1⇒x+1>0,变x=x+1-1时x+1与11+x 的积为常数. 解:∵x >-1,∴x+1>0.∴f(x)=x+11+x =x+1+11+x -1≥2)1(1)1(+∙+x x -1=1. 当且仅当x+1=11+x ,即x=0时,取得等号. ∴f(x)min =1.变式训练2求函数y=133224+++x x x 的最小值. 思路分析:从函数解析式的结构来看,它与基本不等式结构相差太大,而且利用前面求最值的方法不易求解,事实上,我们可以把分母视作一个整体,用它来表示分子,原式即可展开.解:令t=x 2+1,则t≥1且x 2=t-1.∴y=133224+++x x x =1113)1(3)1(22++=++=+-+-t t t t t t t t . ∵t≥1,∴t+t 1≥2tt 1∙=2,当且仅当t=t 1,即t=1时,等号成立. ∴当x=0时,函数取得最小值3.例2已知x >0,y >0,且x 1+y9=1,求x+y 的最小值. 思路分析:要求x+y 的最小值,根据极值定理,应构建某个积为定值,这需要对条件进行必要的变形,下面给出三种解法,请仔细体会.解法一:利用“1的代换”, ∵x 1+y9=1, ∴x+y=(x+y)·(x 1+y 9)=10+y x x y 9+. ∵x >0,y >0,∴y x x y 9+≥2yx x y 9∙=6. 当且仅当yx x y 9=,即y=3x 时,取等号. 又x 1+y9=1,∴x=4,y=12. ∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16. 解法二:由x 1+y 9=1,得x=9-y y . ∵x >0,y >0,∴y >9. x+y=9-y y +y=y+999-+-y y =y+99-y +1=(y-9)+99-y +10. ∵y >9,∴y-9>0. ∴999-+-y y ≥299)9(-∙-y y =6. 当且仅当y-9=99-y ,即y=12时,取得等号,此时x=4.∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.解法三:由x 1+y 9=1,得y+9x=xy,∴(x-1)(y-9)=9.∴x+y=10+(x-1)+(y-9)≥10+2)9)(1(--y x =16,当且仅当x-1=y-9时取得等号.又x 1+y9=1, ∴x=4,y=12.∴当x=4,y=12时,x+y 取得最小值16.绿色通道:本题给出了三种解法,都用到了基本不等式,且都对式子进行了变形,配凑出基本不等式满足的条件,这是经常需要使用的方法,要学会观察,学会变形,另外解法二,通过消元,化二元问题为一元问题,要注意根据被代换的变量的范围对另外一个变量的范围的影响.黑色陷阱:本题容易犯这样的错误:x 1+y 9≥2xy 9①,即xy6≤1,∴xy ≥6. ∴x+y≥2xy ≥2×6=12②.∴x+y 的最小值是12. 产生不同结果的原因是不等式①等号成立的条件是x 1=y9,不等式②等号成立的条件是x=y.在同一个题目中连续运用了两次基本不等式,但是两个基本不等式等号成立的条件不同,会导致错误结论.变式训练已知正数a,b,x,y 满足a+b=10,y b x a +=1,x+y 的最小值为18,求a,b 的值. 思路分析:本题属于“1”的代换问题.解:x+y=(x+y)(y b x a +)=a+x ay y bx ++b=10+xay y bx +. ∵x,y >0,a,b >0,∴x+y≥10+2ab =18,即ab =4.又a+b=10,∴⎩⎨⎧==8,2b a 或⎩⎨⎧==.2,8b a 例3求f(x)=3+lgx+x lg 4的最小值(0<x <1). 思路分析:∵0<x <1,∴lgx <0,xlg 4<0不满足各项必须是正数这一条件,不能直接应用基本不等式,正确的处理方法是加上负号变正数. 解:∵0<x <1,∴lgx <0,x lg 4<0.∴-x lg 4>0. ∴(-lgx)+(-x lg 4)≥2)lg 4)(lg (xx --=4. ∴lgx+x lg 4≤-4.∴f(x)=3+lgx+xlg 4≤3-4=-1. 当且仅当lgx=x lg 4,即x=1001时取得等号. 则有f(x)=3+lgx+xlg 4 (0<x <1)的最小值为-1. 黑色陷阱:本题容易忽略0<x <1这一个条件.变式训练1已知x <45,求函数y=4x-2+541-x 的最大值. 思路分析:求和的最值,应凑积为定值.要注意条件x <45,则4x-5<0.解:∵x <45,∴4x-5<0. y=4x-5+541-x +3=-[(5-4x)+x 451-]+3 ≤-2x x 451)45(-∙-+3=-2+3=1. 当且仅当5-4x=x451-,即x=1时等号成立. 所以当x=1时,函数的最大值是1.变式训练2当x <23时,求函数y=x+328-x 的最大值. 思路分析:本题是求两个式子和的最大值,但是x·328-x 并不是定值,也不能保证是正值,所以,必须使用一些技巧对原式变形.可以变为y=21(2x-3)+328-x +23=-(x x 238223-+-)+23,再求最值. 解:y=21(2x-3)+328-x +23=-(x x 238223-+-)+23, ∵当x <23时,3-2x >0, ∴x x 238223-+-≥xx 2382232-∙-=4,当且仅当x x 238223-=-,即x=-21时取等号. 于是y≤-4+23=25-,故函数有最大值25-. 例4如图3-4-1,动物园要围成相同的长方形虎笼四间,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成.图3-4-1(1)现有可围36 m 长网的材料,每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使每间虎笼面积最大?(2)若使每间虎笼面积为24 m 2,则每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使围成四间虎笼的钢筋总长度最小?思路分析:设每间虎笼长为x m ,宽为y m ,则(1)是在4x+6y=36的前提下求xy 的最大值;而(2)则是在xy=24的前提下来求4x+6y 的最小值.解:(1)设每间虎笼长为x m ,宽为y m ,则由条件,知4x+6y=36,即2x+3y=18.设每间虎笼的面积为S ,则S=xy.方法一:由于2x+3y≥2y x 32⨯=2xy 6,∴2xy 6≤18,得xy≤227,即S≤227. 当且仅当2x=3y 时等号成立.由⎩⎨⎧=+=,1832,22y x y x 解得⎩⎨⎧==.3,5.4y x 故每间虎笼长为4.5 m ,宽为3 m 时,可使面积最大. 方法二:由2x+3y=18,得x=9-23y. ∵x >0,∴0<y <6. S=xy=(9-23y)y=23 (6-y)y. ∵0<y <6,∴6-y >0.∴S≤23[2)6(y y +-]2=227.当且仅当6-y=y,即y=3时,等号成立,此时x=4.5.故每间虎笼长4.5 m,宽3 m 时,可使面积最大.(2)由条件知S=xy=24.设钢筋网总长为l,则l=4x+6y.方法一:∵2x+3y≥2y x 32∙=2xy 6=24,∴l=4x+6y=2(2x+3y)≥48,当且仅当2x=3y 时,等号成立.由⎩⎨⎧==,24,32xy y x 解得⎩⎨⎧==.4,6y x 故每间虎笼长6 m ,宽4 m 时,可使钢筋网总长最小. 方法二:由xy=24,得x=y 24. ∴l=4x+6y=y 96+6y=6(y 16+y)≥6×2y y⨯16=48,当且仅当y 16=y ,即y=4时,等号成立,此时x=6. 故每间虎笼长6 m,宽4 m 时,可使钢筋总长最小.绿色通道:在使用基本不等式求函数的最大值或最小值时,要注意:(1)x,y 都是正数;(2)积xy (或x+y )为定值;(3)x 与y 必须能够相等,特别情况下,还要根据条件构造满足上述三个条件的结论.变式训练某工厂拟建一座平面图为矩形且面积为200 平方米的三级污水处理池(平面图如图3-4-2所示),由于地形限制,长、宽都不能超过16米,如果池外周壁建造单价为每米400元,中间两道隔墙建造单价为每米248元,池底建造单价为每平方米80元,池壁的厚度忽略不计,试设计污水处理池的长和宽,使总造价最低,并求出最低造价.图3-4-2思路分析:在利用均值不等式求最值时,必须考虑等号成立的条件,若等号不能成立,通常要用函数的单调性进行求解.解:设污水处理池的长为x 米,则宽为x 200米(0<x≤16,0<x200≤16),∴12.5≤x≤16. 于是总造价Q(x)=400(2x+2×x 200)+248×2×x 200+80×200. =800(x+x 324)+16 000≥800×2xx 324∙+16 000=44 800, 当且仅当x=x 324 (x >0),即x=18时等号成立,而18∉[12.5,16],∴Q(x)>44 800. 下面研究Q(x)在[12.5,16]上的单调性.对任意12.5≤x 1<x 2≤16,则x 2-x 1>0,x 1x 2<162<324.Q(x 2)-Q(x 1)=800[(x 2-x 1)+324(1211x x -)] =800×212112)324)((x x x x x x --<0, ∴Q(x 2)>Q(x 1).∴Q(x)在[12.5,16]上是减函数.∴Q(x)≥Q(16)=45 000.答:当污水处理池的长为16米,宽为12.5米时,总造价最低,最低造价为45 000元.问题探究问题某人要买房,随着楼层的升高,上下楼耗费的精力增多,因此不满意度升高.当住第n 层楼时,上下楼造成的不满意度为n.但高处空气清新,嘈杂音较小,环境较为安静,因此随着楼层的升高,环境不满意度降低.设住第n 层楼时,环境不满意程度为n8.则此人应选第几楼,会有一个最佳满意度. 导思:本问题实际是求n 为何值时,不满意度最小的问题,先要根据问题列出一个关于楼层的函数式,再根据基本不等式求解即可.探究:设此人应选第n 层楼,此时的不满意程度为y.由题意知y=n+n8. ∵n+n 8≥2248=⨯nn , 当且仅当n=n 8,即n=22时取等号. 但考虑到n ∈N *,∴n≈2×1.414=2.828≈3,即此人应选3楼,不满意度最低.。