巧思妙构解三角形

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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。
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