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正弦定理和余弦定理详细讲解

正弦定理和余弦定理详细讲解
正弦定理和余弦定理详细讲解

高考风向 1.考查正弦定理、余弦定理的推导;2.利用正、余弦定理判断三角形的形状和解三角形;3.在解答题中对正弦定理、余弦定理、面积公式以及三角函数中恒等变换、诱导公式等知识点进行综合考查.

学习要领 1.理解正弦定理、余弦定理的意义和作用;2.通过正弦、余弦定理实现三角形中的边角转换,和三角函数性质相结合.

基础知识梳理

1. 正弦定理:a sin A =b sin B =c

sin C

=2R ,其中R 是三角形外接圆的半径.由正弦定理可

以变形:(1)a ∶b ∶c =sin_A ∶sin _B ∶sin _C ;(2)a =2R sin_A ,b =2R sin_B ,c =2R sin_C ;(3)sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c

2R

等形式,解决不同的三角形问题.

2. 余弦定理:a 2

=b 2

+c 2

-2bc cos_A ,b 2

=a 2

+c 2

-2ac cos_B ,c 2

=a 2

+b 2

-2ab cos_C .余弦

定理可以变形:cos A =b 2+c 2-a 22bc ,cos B =a 2+c 2-b 22ac ,cos C =a 2+b 2-c 2

2ab

.

3. S △ABC =12ab sin C =12bc sin A =12ac sin B =abc 4R =1

2

(a +b +c )·r (r 是三角形内切圆的半

径),并可由此计算R 、r .

4. 在△ABC 中,已知a 、b 和A 时,解的情况如下:

A 为锐角 A 为钝角或直角

图形

关系式 a =b sin A b sin A

a ≥b

a >b

解的个数

一解

两解

一解

一解

[难点正本 疑点清源]

1.在三角形中,大角对大边,大边对大角;大角的正弦值也较大,正弦值较大的角也较大,即在△ABC 中,A >B ?a >b ?sin A >sin B ;tanA+tanB+tanC=tanA ·tanB ·tanC ;在锐角三角形中,cos A

2. 根据所给条件确定三角形的形状,主要有两种途径:

(1)化边为角;(2)化角为边,并常用正弦(余弦)定理实施边、角转换.

例1.已知在ABC ?中,10c =,45A =,30C =,解三角形.

思路点拨:先将已知条件表示在示意图形上(如图),可以确定先用正弦定理求出边a ,然后用三角形内角和求出角B ,最后用正弦定理求出边b .

解析:

sin sin a c

A C

=, ∴sin 10sin 45

102sin sin 30

c A a C ?=

==,

∴ 180()105B A C =-+=, 又

sin sin b c

B C

=

, ∴sin 10sin10562

20sin 75205652sin sin 304

c B b C ?+====?=+. 总结升华:

1. 正弦定理可以用于解决已知两角和一边求另两边和一角的问题;

2. 数形结合将已知条件表示在示意图形上,可以清楚地看出已知与求之间的关系,从而恰当地选择解答方式.

举一反三:

【变式1】在?ABC 中,已知032.0=A ,081.8=B ,42.9a cm =,解三角形。 【答案】根据三角形内角和定理,0180()=-+C A B 000180(32.081.8)=-+066.2=;

根据正弦定理,0

0sin 42.9sin81.880.1()sin sin32.0==≈a B b cm A ;

根据正弦定理,0

sin 42.9sin66.274.1().sin sin32.0==≈a C c cm A

【变式2】在?ABC 中,已知075B =,0

60C =,5c =,求a 、A . 【答案】0

180()180(7560)45A B C =-+=-+=,

根据正弦定理

5

sin 45sin 60o o

a =

,∴563a =. 【变式3】在?ABC 中,已知sin :sin :sin 1:2:3A B C =,求::a b c 【答案】根据正弦定理sin sin sin a b c A B C

==

,得::sin :sin :sin 1:2:3a b c A B C ==.

例2.在3,60,1ABC b B c ?=

==中,,求:a 和A ,C .

思路点拨: 先将已知条件表示在示意图形上(如图),可以确定先用正弦定理求出角C ,然后用三角形内角和求出角A ,最后用正弦定理求出边a .

解析:由正弦定理得:

sin sin b c

B C

=

, ∴sin 1sin 601

sin 23

c B C b ?=

==, (方法一)∵0180C <<, ∴30C =或150C =, 当150C =时,210180B C +=>,(舍去);

当30C =时,90A =,∴222a b c =+=. (方法二)∵b c >,60B =, ∴C B <, ∴60C <即C 为锐角, ∴30C =,90A = ∴222a b c =+=. 总结升华:

1. 正弦定理也可用于解决已知两边及一边的对角,求其他边和角的问题。

2. 在利用正弦定理求角C 时,因为0

sin sin(180)C C =-,所以要依据题意准确确定角C 的范围,再求出角C .

3.一般依据大边对大角或三角形内角和进行角的取舍. 类型二:余弦定理的应用:

例3.已知ABC ?中,3AB =、37BC =

、4AC =,求ABC ?中的最大角。

思路点拨: 首先依据大边对大角确定要求的角,然后用余弦定理求解. 解析:∵三边中37BC =

最大,∴BC 其所对角A 最大,

根据余弦定理:22222234(37)1

cos 22342

AB AC BC A AB AC +-+-=

==-??, ∵ 0180A <<, ∴120A = 故ABC ?中的最大角是120A =. 总结升华:

1.ABC ?中,若知道三边的长度或三边的关系式,求角的大小,一般用余弦定理;

2.用余弦定理时,要注意公式中的边角位置关系. 举一反三:

【变式1】已知ABC ?中3a =, 5b =, 7c =, 求角C .

【答案】根据余弦定理:2222225371

cos 22352

a b c C ab +-+-=

==-??, ∵0180C <<, ∴120o

C =

【变式2】在ABC ?中,角,,A B C 所对的三边长分别为,,a b c ,若

::a b c =6:2:31+(

),求ABC ?的各角的大小.

【答案】设6a k =

,2b k =,(

)

31c k =

+,()0k >

根据余弦定理得:()()

2

6314

2cos 2

2316

B +

+-=

=

+, ∵0180B <<,∴45B =; 同理可得60A =; ∴18075C A B =--=

【变式3】在ABC ?中,若2

2

2

a b c bc =++,求角A .

【答案】∵2

2

2

b c a bc +-=-, ∴2221

cos 22

b c a A bc +-=

=- ∵0180A <<, ∴120A = 类型三:正、余弦定理的综合应用

例4.在ABC ?中,已知23=a ,62=+c ,045B =,求b 及A .

思路点拨: 画出示意图,由其中的边角位置关系可以先用余弦定理求边b ,然后继续用余弦定理或正弦定理求角A .

解析:

⑴由余弦定理得:

2222cos b a c ac B =+-

=220(23)(62)223(62)cos45++-??+ =212(62)43(31)++-+ =8 ∴2 2.=b

⑵求A 可以利用余弦定理,也可以利用正弦定理: (法一:余弦定理)

∵222222(22)(62)(23)1

cos 22222(62)

b c a A bc +-++-=

==??+, ∴060.=A (法二:正弦定理)

∵0233

sin sin sin45222

a A B

b ==?=

又∵62 2.4 1.4 3.8+>+=,2321.8 3.6

总结升华:画出示意图,数形结合,正确选用正弦、余弦定理,可以使解答更快、更好. 举一反三:

【变式1】在ABC ?中,已知3b =, 4c =, 0

135A =.求B 和C . 【答案】由余弦定理得:21225135cos 432432

2

2

+=??-+=o

a , ∴48.621225≈+=

a

由正弦定理得:sin 3sin135sin 0.327o

b A B a a

==≈, 因为0135A =为钝角,则B 为锐角, ∴0/

197B =. ∴0

/

180()2553C A B =-+=.

【变式2】在ABC ?中,已知角,,A B C 所对的三边长分别为,,a b c ,若2a =,22b =,62c =-,求角A 和sin C

【答案】根据余弦定理可得:

()

222884343

cos 2222262

b c a A bc +-+--===

??- ∵0180A <<, ∴ 30A = ;

∴由正弦定理得:(

)

()62sin 30

62sin sin 2

4

c A

C a

--==

=

.

其他应用题详解

一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分)

1.如图所示,已知两座灯塔A 和B 与海洋观察站C 的距离都等于a km ,灯塔A 在观察站C 的北偏东20°,灯塔B 在观察站C 的南偏东40°,则灯塔A 与灯塔B 的距离为( )

A .a km

a km

a km D .2a km

解析 利用余弦定理解△ABC .易知∠ACB =120°,在△ACB 中,由余弦定理得AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC cos120°=2a 2-2a 2×? ??

??

-12=3a 2,

∴AB =3a . 答案 B

2.张晓华同学骑电动自行车以24 km/h 的速度沿着正北方向的公路行驶,在点A 处望见电视塔S 在电动车的北偏东30°方向上,15 min 后到点B 处望见电视塔在电动车的北偏东75°方向上,则电动车在点B 时与电视塔S 的距离是( )

A .2 2 km

B .3 2 km

C .3 3 km

D .2 3 km

解析 如图,由条件知AB =24×

15

60

=6,在△ABS 中,∠BAS =30°,AB =6,∠ABS =180°-75°=105°,所以∠ASB =45°.由正弦定理知

BS sin30°

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