资源简介 第6节 正弦定理和余弦定理考试要求 掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题.1.正、余弦定理在△ABC中,若角A,B,C所对的边分别是a,b,c,R为△ABC外接圆半径,则定理 余弦定理 正弦定理公式 a2=b2+c2-2bccos__A;b2=c2+a2-2cacos__B;c2=a2+b2-2abcos__C ===2R常见变形 cos A=;cos B=;cos C= (1)a=2Rsin A,b=2Rsin__B,c=2Rsin__C;(2)sin A=,sin B=,sin C=;(3)a∶b∶c=sin__A∶sin__B∶sin__C;(4)asin B=bsin A,bsin C=csin B,asin C=csin A2.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=bsin A bsin Ab a≤b解的个数 一解 两解 一解 一解 无解3.三角形常用面积公式(1)S=a·ha(ha表示a边上的高).(2)S=absin C=acsin B=bcsin A=.(3)S=r(a+b+c)(r为内切圆半径).1.三角形中的三角函数关系(1)sin(A+B)=sin C;(2)cos(A+B)=-cos C;(3)sin=cos;(4)cos=sin.2.三角形中的射影定理在△ABC中,a=bcos C+ccos B;b=acos C+ccos A;c=bcos A+acos B.3.在△ABC中,两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,A>B a>b sin A>sin B cos A1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(1)三角形中三边之比等于相应的三个内角之比.( )(2)在△ABC中,若sin A>sin B,则A>B.( )(3)在△ABC的六个元素中,已知任意三个元素可求其他元素.( )(4)当b2+c2-a2>0时,△ABC为锐角三角形;当b2+c2-a2=0时,△ABC为直角三角形;当b2+c2-a2<0时,△ABC为钝角三角形.( )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×解析 (1)三角形中三边之比等于相应的三个内角的正弦值之比.(3)已知三角时,不可求三边.(4)当b2+c2-a2>0时,△ABC不一定为锐角三角形.2.(2021·北京西城区一模)在△ABC中,C=60°,a+2b=8,sin A=6sin B,则c=( )A. B. C.6 D.5答案 B解析 因为sin A=6sin B,由正弦定理可得a=6b,又a+2b=8,所以a=6,b=1,因为C=60°,所以c2=a2+b2-2abcos C,即c2=62+12-2×1×6×,解得c=.3.(2022·全国百校大联考)在△ABC中,A,B,C的对边分别为a,b,c,若a,b是方程x2-3x+2=0的两个实数根,且△ABC的面积为,则C的大小是( )A.45° B.60°C.60°或120° D.45°或135°答案 D解析 根据题意,得ab=2,则×2×sin C=,解得C=45°或C=135°.4.(2020·全国Ⅲ卷)在△ABC中,cos C=,AC=4,BC=3,则tan B=( )A. B.2 C.4 D.8答案 C解析 由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC·BCcos C=42+32-2×4×3×=9,得AB=3,所以AB=BC.过点B作BD⊥AC,交AC于点D,则AD=AC=2,BD==,所以tan ∠ABD===,所以tan ∠ABC==4.5.(易错题)在△ABC中,已知b=40,c=20,C=60°,则此三角形的解的情况是( )A.有一解 B.有两解C.无解 D.有解但解的个数不确定答案 C解析 由正弦定理得=,∴sin B===>1.∴角B不存在,即满足条件的三角形不存在.6.(易错题)在△ABC中,角A,B,C,满足sin Acos C-sin Bcos C=0,则三角形的形状为________.答案 直角三角形或等腰三角形解析 由已知得cos C(sin A-sin B)=0,所以cos C=0或sin A=sin B,解得C=90°或A=B,所以△ABC是直角三角形或等腰三角形.考点一 利用正、余弦定理解三角形例1 (2021·新高考Ⅰ卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知b2=ac,点D在边AC上,BDsin ∠ABC=asin C.(1)证明:BD=b.(2)若AD=2DC,求cos ∠ABC.(1)证明 因为BDsin∠ABC=asin C,所以由正弦定理得,BD·b=ac,又b2=ac,所以BD·b=b2,又b>0,所以BD=b.(2)解 法一 如图所示,过点D作DE∥BC交AB于E,因为AD=2DC,所以==2,=,所以BE=,DE=a.在△BDE中,cos∠BED====.在△ABC中,cos∠ABC===.因为∠BED=π-∠ABC,所以cos∠BED=-cos ∠ABC,所以=-,化简得3c2+6a2-11ac=0,方程两边同时除以a2,得3-11+6=0,解得=或=3.当=,即c=a时,cos ∠ABC===;当=3,即c=3a时,cos ∠ABC===>1(舍).综上,cos ∠ABC=.法二 因为=2,所以=+,所以2=2+·+2.因为BD=b,所以b2=a2+accos∠ABC+c2,所以9b2=4a2+4accos∠ABC+c2.①又b2=ac=a2+c2-2accos∠ABC,②所以①-②,得8ac=3a2+6accos∠ABC,所以cos∠ABC==-.由①②知所以11=+,所以6-11×+3=0,解得=或=.当=时,cos∠ABC=-=;当=时,cos∠ABC=-=(不合题意,舍去).所以cos∠ABC=.感悟提升 (1)正弦定理、余弦定理的作用是在已知三角形部分元素的情况下求解其余元素,基本思想是方程思想,即根据正弦定理、余弦定理列出关于未知元素的方程,通过解方程求得未知元素.(2)正弦定理、余弦定理的另一个作用是实现三角形边角关系的互化,解题时可以把已知条件化为角的三角函数关系,也可以把已知条件化为三角形边的关系.训练1 (1)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知C=60°,b=,c=3,则A=________.答案 75°解析 由正弦定理,得sin B===,所以B=45°或135°,因为b(2)已知△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若bsin 2A=asin B,且c=2b,则等于( )A.2 B.3 C. D.答案 D解析 由正弦定理及bsin 2A=asin B,得2sin Bsin Acos A=sin Asin B,又sin A≠0,sin B≠0,则cos A=.又c=2b,所以由余弦定理得a2=b2+c2-2bccos A=b2+4b2-4b2×=3b2,得=.故选D. 考点二 判断三角形的形状例2 (1)在△ABC中,内角A,B,C的对边a,b,c依次成等差数列,且B=,则△ABC的形状为( )A.等边三角形B.直角边不相等的直角三角形C.等腰直角三角形D.钝角三角形答案 A解析 因为a,b,c依次成等差数列,所以b=.由余弦定理可得cos B==,将b=代入上式整理得(a-c)2=0,所以a=c.又B=,所以△ABC为等边三角形.(2)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别是a,b,c,若==,则该三角形的形状是( )A.直角三角形 B.等腰三角形C.等边三角形 D.钝角三角形答案 A解析 因为=,由正弦定理得=,所以sin Acos A=sin Bcos B,即sin 2A=sin 2B.由=,可得a≠b,所以A≠B.又A,B∈(0,π),所以2A=π-2B,即A+B=,所以C=,故△ABC是直角三角形.感悟提升 1.判定三角形形状的途径:(1)化边为角,通过三角变换找出角之间的关系;(2)化角为边,通过代数变形找出边之间的关系,正(余)弦定理是转化的桥梁.2.无论使用哪种方法,都不要随意约掉公因式,要移项提取公因式,否则会有漏掉一种形状的可能.注意挖掘隐含条件,重视角的范围对三角函数值的限制.训练2 (1)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若<cos A,则△ABC为 ( )A.钝角三角形 B.直角三角形C.锐角三角形 D.等边三角形答案 A解析 由<cos A,得<cos A.又B∈(0,π),所以sin B>0,所以sin C<sin Bcos A,即sin(A+B)<sin Bcos A,所以sin Acos B<0.因为在三角形中sin A>0,所以cos B<0,即B为钝角,所以△ABC为钝角三角形.(2)设△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若bcos C+ccos B=asin A,则△ABC的形状为________.答案 直角三角形解析 由正弦定理得sin Bcos C+sin Ccos B=sin2A,∴sin(B+C)=sin2A,即sin A=sin2A.∵A∈(0,π),∴sin A>0,∴sin A=1,即A=,∴△ABC为直角三角形. 考点三 和三角形面积有关的问题例3 (2021·全国乙卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,面积为,B=60°,a2+c2=3ac,则b=________.答案 2解析 由题意得S△ABC=acsin B=ac=,则ac=4,所以a2+c2=3ac=3×4=12,所以b2=a2+c2-2accos B=12-2×4×=8,则b=2.例4 (2022·湖北八校一联)在条件①btan A=(2c-b)tan B,②cos 2A+2cos2=1,③sin B=2sin C中任选一个,补充到下列问题中,并给出问题解答.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,________,b+c=6,a=2.(1)求角A的值;(2)求△ABC的面积.注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.解 (1)若选①,由于△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且btan A=(2c-b)tan B,∴由正弦定理得sin B·=(2sin C-sin B)·.∵sin B≠0,∴sin Acos B=2sin Ccos A-sin Bcos A,即sin(A+B)=2sin Ccos A,即sin C=2sin Ccos A.∵sin C≠0,∴cos A=.又0<A<π,∴A=.若选②,∵cos 2A+2cos2=1,化简可得2cos2A+cos A=1,解得cos A=或-1,且A∈(0,π),∴A=.若选③,∵sin B=2sin C,即sin B=2sin C,可得sin B=2sin C,即sin B·=2sin C,解得sin A=.又∵0<A<π,∴A=或.当A=时,A是△ABC的最大内角,则边a为△ABC的最大力.则b+c=2a.这与b+c=6,a=2矛盾,因此A=不合题意,舍掉,则A=.(2)由(1)及余弦定理可得a2=b2+c2-bc=(b+c)2-3bc.由题知a=2,b+c=6,∴bc=4,∴S△ABC=bcsin A=×4×sin =.感悟提升 与三角形面积有关问题的解题策略:(1)利用正弦、余弦定理解三角形,求出三角形的相关边、角之后,直接求三角形的面积;(2)把面积作为已知条件之一,与正弦、余弦定理结合求出三角形的其他量.训练3 (2020·北京卷)在△ABC中,a+b=11,再从条件①、条件②这两个条件中选择一个作为已知,求:(1)a的值;(2)sin C和△ABC的面积.条件①:c=7,cos A=-;条件②:cos A=,cos B=.注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.解 选条件①:c=7,cos A=-,且a+b=11.(1)在△ABC中,由余弦定理,得cos A===-,解得a=8.(2)∵cos A=-,A∈(0,π),∴sin A===.在△ABC中,由正弦定理,得sin C===.∵a+b=11,a=8,∴b=3,∴S△ABC=absin C=×8×3×=6.选条件②:cos A=,cos B=,且a+b=11.(1)∵A∈(0,π),B∈(0,π),cos A=,cos B=,∴sin A===,sin B===.在△ABC中,由正弦定理,可得===.又∵a+b=11,∴a=6,b=5.(2)sin C=sin[π-(A+B)]=sin(A+B)=sin Acos B+cos Asin B=×+×==.∴S△ABC=absin C=×6×5×=.射影定理的应用设△ABC的三边是a,b,c,它们所对的角分别是A,B,C,则有:a=bcos C+ccos B;b=ccos A+acos C;c=acos B+bcos A.注:以“a=bcos C+ccos B”为例,b,c在a上的射影分别为bcos C,ccos B,故名射影定理.证明 如图,在△ABC中,AD⊥BC,则bcos C=CD,ccos B=BD,故bcos C+ccos B=CD+BD=BC=a,即a=bcos C+ccos B,同理可证b=ccos A+acos C,c=acos B+bcos A.例 在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若△ABC为锐角三角形,且满足sin B(1+2cos C)=2sin Acos C+cos Asin C,则下列等式成立的是( )A.a=2b B.b=2aC.A=2B D.B=2A答案 A解析 法一 因为sin B(1+2cos C)=2sin Acos C+cos Asin C,所以sin B+2sin Bcos C=sin Acos C+sin(A+C),所以sin B+2sin Bcos C=sin Acos C+sin B,即cos C(2sin B-sin A)=0,所以cos C=0或2sin B=sin A,即C=90°或2b=a,又△ABC为锐角三角形,所以0°<C<90°,故2b=a.法二 由正弦定理和余弦定理得b=2a×+c×,所以2b2=a2+3b2-c2,即(a2+b2-c2)=a2+b2-c2,即(a2+b2-c2)=0,所以a2+b2=c2或2b=a,又△ABC为锐角三角形,所以a2+b2>c2,故2b=a.法三 由正弦定理及sin B(1+2cos C)=2sin Acos C+cos Asin C得b+2bcos C=2acos C+ccos A=acos C+(acos C+ccos A)=acos C+b,即2bcos C=acos C,又因为△ABC为锐角三角形,所以cos C≠0,则2b=a.1.已知△ABC中,A=,B=,a=1,则b等于( )A.2 B.1 C. D.答案 D解析 由正弦定理= b==.2.(2021·全国甲卷)在△ABC中,已知B=120°,AC=,AB=2,则BC=( )A.1 B. C. D.3答案 D解析 由余弦定理得AC2=AB2+BC2-2AB·BCcos B,得BC2+2BC-15=0,解得BC=3或BC=-5(舍去).故选D.3.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知a=b,A-B=,则角C=( )A. B. C. D.答案 B解析 因为在△ABC中,A-B=,所以A=B+,所以sin A=sin=cos B,因为a=b,所以由正弦定理得sin A=sin B,所以cos B=sin B,所以tan B=,因为B∈(0,π),所以B=,所以C=π--=.4.(2021·株洲二模)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若2acos C-3bcos C=3ccos B,则角C的大小为( )A. B. C. D.答案 A解析 由正弦定理得2sin Acos C-3sin Bcos C=3sin Ccos B,即2sin Acos C=3(sin Bcos C+cos Bsin C)=3sin(B+C)=3sin A,因为sin A≠0,所以cos C=,又因为C∈(0,π),所以C=.5.(2022·杭州一模)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知acos B+bcos A=3ccos C,asin A-csin C+bsin A=0,则=( )A. B. C. D.答案 A解析 在△ABC中,由正弦定理及acos B+bcos A=3ccos C.得sin Acos B+cos Asin B=3sin Ccos C,∴sin(A+B)=sin C=3sin Ccos C,又sin C≠0,∴cos C=;由正弦定理及asin A-csin C+bsin A=0,得a2-c2=-ab.又由余弦定理得cos C===,∴=.6.(多选)(2021·武汉调研)已知a,b,c分别是△ABC三个内角A,B,C的对边,下列四个命题中正确的是( )A.若tan A+tan B+tan C>0,则△ABC是锐角三角形B.若acos A=bcos B,则△ABC是等腰三角形C.若bcos C+ccos B=b,则△ABC是等腰三角形D.若==,则△ABC是等边三角形答案 ACD解析 ∵tan A+tan B=tan(A+B)(1-tan Atan B),∵tan A+tan B+tan C=tan(A+B)(1-tan Atan B)+tan C=-tan C(1-tan Atan B)+tan C=tan Atan Btan C>0,∴A,B,C均为锐角,∴选项A正确;由acos A=bcos B及正弦定理,可得sin 2A=sin 2B,∴A=B或A+B=,∴△ABC是等腰三角形或直角三角形,∴选项B错误;由bcos C+ccos B=b及正弦定理,可知sin Bcos C+sin Ccos B=sin B,∴sin A=sin B,∴A=B,则△ABC是等腰三角形,∴选项C正确;由已知和正弦定理,易知tan A=tan B=tan C,A=B=C,则△ABC是等边三角形,∴选项D正确.7.(2021·重庆诊断)已知△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,b=2,c=3,A=2B,则a=________.答案 解析 A=2B sin A=sin 2B sin A=2sin Bcos B,由正弦定理得a=2bcos B,又由余弦定理得a=2b·,代入b=2,c=3,可得a2=10,故a=.8.我国南宋著名数学家秦九韶在他的著作《数书九章》卷五的“田域类”中写道:问有沙田一段,有三斜,其小斜一十三里,中斜一十四里,大斜一十五里.里法三百步.欲知为田几何.意思是已知三角形沙田的三边长分别为13里,14里,15里,求三角形沙田的面积.则该沙田的面积为________平方里.答案 84解析 由题意画出△ABC,且AB=13里,BC=14里,AC=15里,在△ABC中,由余弦定理得,cos B===,所以sin B==,则该沙田的面积S=AB·BC·sin B=×13×14×=84(平方里).9.(2021·广州调研)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,asin Csin(A+C)=2csin Asin2 ,则角B的大小为________;若a+c=6,△ABC的面积为2,则b的值为________.答案 2解析 由正弦定理可得sin Asin Csin(A+C)=2sin C·sin Asin2 ,∵sin Asin C≠0,A+C=π-B,∴sin B=2sin2 ,即2sin cos =2sin2,又0<<,故tan =,∴=,即B=.∵S△ABC=acsin B=2,∴ac=8,而a+c=6,∴(a+c)2=a2+2ac+c2=36,∴a2+c2=20,由余弦定理得b2=a2+c2-2accos B=20-8=12,解得b=2.10.(2020·全国Ⅰ卷)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知B=150°.(1)若a=c,b=2,求△ABC的面积;(2)若sin A+sin C=,求C.解 (1)由题设及余弦定理得28=3c2+c2-2×c2×cos 150°,解得c=-2(舍去)或c=2,从而a=2.因此△ABC的面积为×2×2×sin 150°=.(2)在△ABC中,A=180°-B-C=30°-C,所以sin A+sin C=sin(30°-C)+sin C=sin(30°+C),故sin(30°+C)=.而0°所以30°+C=45°,故C=15°.11.(2022·山东三校一联)在①cos C(acos B+bcos A)=csin C,②asin=csin A,③(sin B-sin A)2=sin2C-sin Bsin A这三个条件中任选一个,补充在下面问题中.已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,当________时,求sin A·sin B的最大值.注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.解 若选①,由正弦定理得cos C(sin Acos B+sin Bcos A)=sin Csin C,即cos Csin(A+B)=sin Csin C,∵sin C≠0,∴tan C=,∵C∈(0,π),∴C=.∴A+B=,∴sin A·sin B=sin A·sin=sin A·=sin A·cos A+sin2A=sin 2A+(1-cos 2A)=sin+,∵A∈,∴2A-∈,∴当A=时,sin A·sin B取得最大值为.若选②,由正弦定理得sin Asin =sin Csin A,∵sin A≠0,∴cos =sin C=2sin cos ,∵cos ≠0,∴sin =,∵C∈(0,π),∴C=.余下同①.若选③,由正弦定理得(b-a)2=c2-ba,即a2+b2-c2=ba,∴cos C===,∵C∈(0,π),∴C=.余下同①.12.(2022·昆明诊断)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且b2+c2-bc=a2,bc=a2,则角C的大小是( )A.或 B.C. D.答案 A解析 由b2+c2-bc=a2,得b2+c2-a2=bc,则cos A===,因为0由bc=a2及正弦定理,得sin Bsin C=sin2A=×=,即4sin(π-C-A)sin C=,即4sin(C+A)sin C=4sinsin C=,整理得cos 2C=sin 2C,则tan 2C=,又0<2C<,即2C=或,即C=或.13.已知在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a2=b2+c2-bc,a=3,则△ABC的周长的最大值为________.答案 9解析 ∵a2=b2+c2-bc,∴bc=b2+c2-a2,∴cos A==,∵A∈(0,π),∴A=.法一 ∵a=3,∴由正弦定理得====2,∴b=2sin B,c=2sin C,则a+b+c=3+2sin B+2sin C=3+2sin B+2sin=3+3sin B+3cos B=3+6sin,∵B∈,∴当B=时,周长取得最大值9.法二 ∵a=3,∴由余弦定理得9=b2+c2-bc,∴(b+c)2-3bc=9,∴(b+c)2-9=3bc≤3·,∴(b+c)2≤36,∵b+c>0,∴0<b+c≤6,当且仅当b=c时取“=”,∴a+b+c≤9,∴△ABC的周长最大值为9.14.(2021·新高考Ⅱ卷)在△ABC中,角A,B,C所对的边长分别为a,b,c,b=a+1,c=a+2.(1)若2sin C=3sin A,求△ABC的面积;(2)是否存在正整数a,使得△ABC为钝角三角形?若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.解 (1)因为2sin C=3sin A,所以2c=3a,又因为c=a+2,所以2(a+2)=3a,则a=4,b=a+1=5,c=a+2=6,所以cos C==,所以C为锐角,则sin C==,因此S△ABC=absin C=×4×5×=.(2)显然c>b>a,若△ABC为钝角三角形,则C为钝角,故由余弦定理可得cos C===<0,又a>0,故解得0又由三角形三边关系可得a+a+1>a+2,可得a>1,故1又a为正整数,故a=2. 展开更多...... 收起↑ 资源预览