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正、余弦定理及三角形面积公式的重要作用之一就是用于解三角形,而用正、余弦定理的一般思路是:从条件出发,利用正、余弦定理进行代换、转化、化简、运算,实现边与边、角与角、边与角的关系,或求出角的大小来。它多是从数的方面来着手,放松了对形的研究,但三角形毕竟是形,如能对问题进行进一步的研究、挖掘,充分利用图形,结合图形性质,也会收到意想不到的效果。下面介绍两个通过“巧思妙构”来解三角形的例子:
例1.如图,在四边形ABCD中,∠DAB=120°,∠ABC=∠ADC=90°,BC=5,CD=8,求四边形ABCD的面积。
思路1:由∠DAB=120°=∠CAD+∠CAB,因此,可考虑使用Rt△ABC与 Rt△ACD之间的关系,求出AB、AD的长度,进而求出四边形ABCD的面积。
设∠BAC=,∠DAC=,AC=,
则在Rt△ABC中:,
在Rt△ADC中:,,又∵+=120°,
∴= ⑴
整理,化简得:
解得:或(不合题意,舍去),∴,
由勾股定理可得:AB=,
故S=
注:此解法虽容易想,由于没有用到正、余弦定理,虽把题解出来了,但过程太繁,特别是⑴式的化简,是一繁杂的过程。特别在考试时这种方法不可取。那么,怎么办呢?
考虑到正、余弦定理的几何意义,有下面的思路:
思路2:注意到∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径。
∵∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径。∠DAB=120°,故∠DCB=60°,在△BCD中,由余弦定理得:BD===7,再由正弦定理得:AC=2R==
下同解法一。
思路3:注意到∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径,说明Rt△ABC与 Rt△ACD有同一个外接圆。
解法三:∵∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径,
说明Rt△ABC与 Rt△ACD有同一个外接圆。
∴,即
整理得:,即,
∴
又,从而有 AD=
,从而有 AB=,下同解法一。
思路4: 回忆起“在三角形中,一个外角等于与它不相邻的两个内角之和”,有下面的解法。
解法四:延长CD交BA的延长线于E,则
∠DAB是△ADE的一个外角,它等于
∠ADE+∠AED,又∠ADE是∠ADC的外角,
∴∠ADE=90°,∠AED=30°,
在三角形△BCE中, ∠ABC=90°,CB=5,
∴CE=10,BE=5,又CD=8, ∴DE=2
在△ADE中,AD=
∴四边形ABCD的面积S=S
注:本题通过巧妙补形,再分割求面积,运算简单,深得“巧思妙构”之神韵。
高中数学的学习,既要掌握通法通解,还要能灵活解题,不拘泥于一个思考方向上,要多进行多角度多方位考察,平时多进行发散思维的训练,才能在高考中考出理想的成绩。
例1.如图,在四边形ABCD中,∠DAB=120°,∠ABC=∠ADC=90°,BC=5,CD=8,求四边形ABCD的面积。
思路1:由∠DAB=120°=∠CAD+∠CAB,因此,可考虑使用Rt△ABC与 Rt△ACD之间的关系,求出AB、AD的长度,进而求出四边形ABCD的面积。
设∠BAC=,∠DAC=,AC=,
则在Rt△ABC中:,
在Rt△ADC中:,,又∵+=120°,
∴= ⑴
整理,化简得:
解得:或(不合题意,舍去),∴,
由勾股定理可得:AB=,
故S=
注:此解法虽容易想,由于没有用到正、余弦定理,虽把题解出来了,但过程太繁,特别是⑴式的化简,是一繁杂的过程。特别在考试时这种方法不可取。那么,怎么办呢?
考虑到正、余弦定理的几何意义,有下面的思路:
思路2:注意到∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径。
∵∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径。∠DAB=120°,故∠DCB=60°,在△BCD中,由余弦定理得:BD===7,再由正弦定理得:AC=2R==
下同解法一。
思路3:注意到∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径,说明Rt△ABC与 Rt△ACD有同一个外接圆。
解法三:∵∠ABC+∠ADC=180°,则A、B、C、D四点共圆,且AC为直径,
说明Rt△ABC与 Rt△ACD有同一个外接圆。
∴,即
整理得:,即,
∴
又,从而有 AD=
,从而有 AB=,下同解法一。
思路4: 回忆起“在三角形中,一个外角等于与它不相邻的两个内角之和”,有下面的解法。
解法四:延长CD交BA的延长线于E,则
∠DAB是△ADE的一个外角,它等于
∠ADE+∠AED,又∠ADE是∠ADC的外角,
∴∠ADE=90°,∠AED=30°,
在三角形△BCE中, ∠ABC=90°,CB=5,
∴CE=10,BE=5,又CD=8, ∴DE=2
在△ADE中,AD=
∴四边形ABCD的面积S=S
注:本题通过巧妙补形,再分割求面积,运算简单,深得“巧思妙构”之神韵。
高中数学的学习,既要掌握通法通解,还要能灵活解题,不拘泥于一个思考方向上,要多进行多角度多方位考察,平时多进行发散思维的训练,才能在高考中考出理想的成绩。