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根据题目条件判断三角形的形状问题,是三角函数在三角形中应用的一种重要题型.笔者通过平时的积累,将方法总结如下,仅供参考.
一、三角化策略
1.符号法则法:通过三角函数的符号规律来判断角的范围,从而判断三角形的形状.
例1在△ABC中,若tanAtanB>1,则△ABC的形状为().
A.直角三角形B.钝角三角形
C.锐角三角形D.不确定
解析:在△ABC中,由tanAtanB>1,得tanA>0,tanB>0,
所以A∈0,π2,B∈0,π2.
所以tanC=tanπ-(A+B)=-tan(A+B)=-tanA+tanB1-tanAtanB>0.
所以C∈0,π2,所以△ABC为锐角三角形.故选C.
2.正余弦定理法:利用正、余弦定理可实现边与角的互相转化,进而通过边或角的关系可判断三角形的形状.
例2已知△ABC中,若acosA=bcosB,试判断△ABC的形状.
解析:由正弦定理得asinA=bsinB=2R,其中R为△ABC的外接圆半径,
所以a=2RsinA,b=2RsinB,代入acosA=bcosB,得sin2A=sin2B.
因为A∈(0,π),B∈(0,π),所以2A∈(0,2π),2B∈(0,2π),所以2A=2B或2A+2B=π,
所以A=B或A+B=π2,所以△ABC为等腰三角形或直角三角形.
二、解析化策略
1.线圆化策略:利用直线与圆的关系,可求角的大小,从而判断三角形的形状.关键问题是:如何从抽象的式子中提炼出线圆关系.
例3若△ABC中,已知cos(A-B)-sin(A+B)=2,试判断△ABC的形状.
分析:由线圆化策略或向量化策略即可解决.
解:由cos(A-B)-sin(A+B)=2,得
sinA(sinB+cosB)+cosA(cosB+sinB)-2=0.
所以点(sinA,cosA)既在直线x(sinB+cosB)+y(cosB+sinB)-2=0上,又在圆x2+y2=1上,所以-2(sinB+cosB)2+(cosB+sinB)2≤1,整理得sin2B≥1.
因为-1≤sin2B≤1,所以sin2B=1.因为B∈(0,π),所以2B∈(0,2π),所以2B=π2,所以B=π4.同理:A=π4,所以C=π2,所以△ABC为等腰直角三角形.
2.曲线化策略:有些问题,抓住式子的结构特征,可巧妙构建圆锥曲线模型,使问题在曲线性质的帮助下简捷求解.
例4若△ABC中,A与B为锐角,且cos4Asin2B+sin4Acos2B=1,试判断△ABC的形状.
解析:构造E(cos2A,sin2A),F(sin2B,cos2B)两点,则它们都在椭圆x2sin2B+y2cos2B=1上.易求过点F(sin2B,cos2B)的切线方程为x+y=1,显然E(cos2A,sin2A)在切线x+y=1上,故E与F重合.
所以cos2A=sin2B,sin2A=cos2B,所以cosA=sinB=cosπ2-B.
因为A∈0,π2,B∈0,π2,所以π2-B∈0,π2.
因为y=cosx在0,π2上为减函数,所以A=π2-B,即A+B=π2.
所以△ABC为直角三角形.
三、向量化策略
灵活运用向量知识求解,可以突破难点,化难为易.
例5若△ABC中,A与B为锐角,且cosA+cosB-cos(A+B)=32,试判断△ABC的形状.
解析:由cosA+cosB-cos(A+B)=32,得sinBsinA+cosB(1-cosA)=32-cosA.
设a=(sinB,cosB),ba=(sinA,1-cosA),由a·ba≤|a|×|ba|,得
32-cosA=sinBsinA+cosB(1-cosA)≤sin2A+(1-cosA)2,
所以cosB-122≤0,所以cosB=12.因为B∈0,π2,所以B=π3.
因为A与B的地位相同,所以B=π3,所以C=π3,所以△ABC为等边三角形.
四、函数化策略
有些问题,可巧妙构建函数模型,使问题在函数性质的帮助下简捷求解.如以下例题可借助函数的单调性求解.
例6若△ABC中,A为锐角,2sin2A+sinA-sin2A=3cosA,且sinA=2sinBcosC,试判断△ABC的形状.
解析:因为A为锐角,所以cosA>0,
所以在2sin2A+sinA-sin2A=3cosA的两边同时除以cosA,得
2sinAtanA+tanA-2sinA=3,即(2sinA+1)(tanA-1)=2.
令f(x)=(2sinx+1)(tanx-1),则f(A)=2.因为函数f(x)在0,π4上f(x)<0,
fπ4=0,在π4,π2上是增函数,且fπ3=2,所以A=π3.
因为sinA=sin(B+C)=sinBcosC+cosBsinC=2sinBcosC,即sin(B-C)=0,
又因为B∈(0,π),C∈(0,π),所以B-C∈(-π,π),所以B-C=0,所以B=C=π3,所以△ABC为等边三角形.
作者单位:山东省东营市第一中学
一、三角化策略
1.符号法则法:通过三角函数的符号规律来判断角的范围,从而判断三角形的形状.
例1在△ABC中,若tanAtanB>1,则△ABC的形状为().
A.直角三角形B.钝角三角形
C.锐角三角形D.不确定
解析:在△ABC中,由tanAtanB>1,得tanA>0,tanB>0,
所以A∈0,π2,B∈0,π2.
所以tanC=tanπ-(A+B)=-tan(A+B)=-tanA+tanB1-tanAtanB>0.
所以C∈0,π2,所以△ABC为锐角三角形.故选C.
2.正余弦定理法:利用正、余弦定理可实现边与角的互相转化,进而通过边或角的关系可判断三角形的形状.
例2已知△ABC中,若acosA=bcosB,试判断△ABC的形状.
解析:由正弦定理得asinA=bsinB=2R,其中R为△ABC的外接圆半径,
所以a=2RsinA,b=2RsinB,代入acosA=bcosB,得sin2A=sin2B.
因为A∈(0,π),B∈(0,π),所以2A∈(0,2π),2B∈(0,2π),所以2A=2B或2A+2B=π,
所以A=B或A+B=π2,所以△ABC为等腰三角形或直角三角形.
二、解析化策略
1.线圆化策略:利用直线与圆的关系,可求角的大小,从而判断三角形的形状.关键问题是:如何从抽象的式子中提炼出线圆关系.
例3若△ABC中,已知cos(A-B)-sin(A+B)=2,试判断△ABC的形状.
分析:由线圆化策略或向量化策略即可解决.
解:由cos(A-B)-sin(A+B)=2,得
sinA(sinB+cosB)+cosA(cosB+sinB)-2=0.
所以点(sinA,cosA)既在直线x(sinB+cosB)+y(cosB+sinB)-2=0上,又在圆x2+y2=1上,所以-2(sinB+cosB)2+(cosB+sinB)2≤1,整理得sin2B≥1.
因为-1≤sin2B≤1,所以sin2B=1.因为B∈(0,π),所以2B∈(0,2π),所以2B=π2,所以B=π4.同理:A=π4,所以C=π2,所以△ABC为等腰直角三角形.
2.曲线化策略:有些问题,抓住式子的结构特征,可巧妙构建圆锥曲线模型,使问题在曲线性质的帮助下简捷求解.
例4若△ABC中,A与B为锐角,且cos4Asin2B+sin4Acos2B=1,试判断△ABC的形状.
解析:构造E(cos2A,sin2A),F(sin2B,cos2B)两点,则它们都在椭圆x2sin2B+y2cos2B=1上.易求过点F(sin2B,cos2B)的切线方程为x+y=1,显然E(cos2A,sin2A)在切线x+y=1上,故E与F重合.
所以cos2A=sin2B,sin2A=cos2B,所以cosA=sinB=cosπ2-B.
因为A∈0,π2,B∈0,π2,所以π2-B∈0,π2.
因为y=cosx在0,π2上为减函数,所以A=π2-B,即A+B=π2.
所以△ABC为直角三角形.
三、向量化策略
灵活运用向量知识求解,可以突破难点,化难为易.
例5若△ABC中,A与B为锐角,且cosA+cosB-cos(A+B)=32,试判断△ABC的形状.
解析:由cosA+cosB-cos(A+B)=32,得sinBsinA+cosB(1-cosA)=32-cosA.
设a=(sinB,cosB),ba=(sinA,1-cosA),由a·ba≤|a|×|ba|,得
32-cosA=sinBsinA+cosB(1-cosA)≤sin2A+(1-cosA)2,
所以cosB-122≤0,所以cosB=12.因为B∈0,π2,所以B=π3.
因为A与B的地位相同,所以B=π3,所以C=π3,所以△ABC为等边三角形.
四、函数化策略
有些问题,可巧妙构建函数模型,使问题在函数性质的帮助下简捷求解.如以下例题可借助函数的单调性求解.
例6若△ABC中,A为锐角,2sin2A+sinA-sin2A=3cosA,且sinA=2sinBcosC,试判断△ABC的形状.
解析:因为A为锐角,所以cosA>0,
所以在2sin2A+sinA-sin2A=3cosA的两边同时除以cosA,得
2sinAtanA+tanA-2sinA=3,即(2sinA+1)(tanA-1)=2.
令f(x)=(2sinx+1)(tanx-1),则f(A)=2.因为函数f(x)在0,π4上f(x)<0,
fπ4=0,在π4,π2上是增函数,且fπ3=2,所以A=π3.
因为sinA=sin(B+C)=sinBcosC+cosBsinC=2sinBcosC,即sin(B-C)=0,
又因为B∈(0,π),C∈(0,π),所以B-C∈(-π,π),所以B-C=0,所以B=C=π3,所以△ABC为等边三角形.
作者单位:山东省东营市第一中学