2011年山東高考數(shù)學(理科)試題第17題:在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,已知=.(1)求的值;(2)若cosB=,b=2,求△ABC的面積S.
本題在知識上主要考查解三角形中正弦定理、余弦定理、三角形的面積公式及三角的恒等變形,在方法上主要考查轉(zhuǎn)化與化歸的思想,在能力上主要考查學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力.
一、第一問解題思路分析及解法
思路一:由已知條件和正弦定理進行邊化角,轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的變形和化簡問題解決.
解法1:由正弦定理,可設(shè)===k,(k>0),則==,∴=.即(cosA-2cosC)sinB=(2sinC-sinA)cosB,化簡得sin(A+B)=2sin(B+C).又A+B+C=π,∴sinC=2sinA,即=2.
思路二:由已知條件和余弦定理進行角化邊,轉(zhuǎn)化為邊的關(guān)系式化簡,再應(yīng)用正弦定理即可解決問題.
解法2:由=,得(cosA-2cosC)b=(2c-a)cosB.由余弦定理,得(-2·)b=(2c-a),化簡得c=2a.由正弦定理,得=,∴==2.
思路三:把已知條件化積(cosA-2cosC)b=(2c-a)cosB,整理為bcosA+acosB=2(bcosA+ccosB),再由△ABC的射影公式c=bcosA+acosB和a=bcosC+ccosB,轉(zhuǎn)化為邊的關(guān)系式,最后應(yīng)用正弦定理即可解決問題.
解法3:由=,得(cosA-2cosC)b=(2c-a)cosB.整理,得bcosC+acosB=2(bcosC+ccosB).又△ABC的射影公式c=bcosA+acosB和a=bcosC+ccosB,得c=2a.又正弦定理=,∴==2.
思路四:由已知條件和正弦定理進行邊化角,轉(zhuǎn)化為(cosA-2cosC)sinB=(2sinC-sinA)cosB,再利用A+B+C=π把B消去,最后進行三角函數(shù)的變形和化簡.
解法4:由正弦定理==,得=,∵=,∴=,即(cosA-2cosC)sinB=(2sinC-sinA)cosB.又A+B+C=π,∴sinB=sin(A+C),cosB=-cos(A+C).∴(cosA-2cosC)(sinAcosC+cosAsinC)=(2sinC-sinA)(-cosAcosC+sinAsinC).化簡,得sinC=2sinA,即=2.
二、第二問解題思路分析及解法
思路一:由已知條件和余弦定理,求出a與c的值,再由同角三角函數(shù)的關(guān)系求出sinB,代入三角形的面積公式S=acsinB即可.
解法1:由=2,得c=2a.由余弦定理b=a+c-2accosB,cosB=,b=2,∴a+4a-a=4,即a=1,c=2.又cosBq0Ffx5pISf4D9hiQWPiAXSN5YQCo9jCm+7zIoVa2CpI==,0<B<π,∴sinB==.∴S=acsinB=·1·2·=.
思路二:由已知條件和射影公式,求出a與c的值,代入求三角形面積的海倫公式即可.
解法2:在△ABC中,射影公式a=bcosC+ccosB,b=acosC+ccosA,c=bcosA+acosB.由=2,得c=2a.
又cosB=,b=2,∴a=2cosC+a,2=acosC+2acosA,2a=2cosA+a.消cosA,cosC,得a=1,c=2.
又p=(a+b+c)=,∴S==.
思路三:由射影公式、正弦定理和同角三角函數(shù)關(guān)系,求出a與c的值,代入三角形的面積公式即可.
解法3:由=2,得c=2a.又cosB=,b=2和△ABC的射影公式c=bcosA+acosB,得2a=a+2cosA,即cosA=a.由正弦定理=,得sinA=a.又sinA+cosA=1,∴a+a=1,即a=1,c=2.又c邊上的高h=asinB=,∴S=ch=·2·=.
思路四:由正、余弦定理得sinB=sinA+sinC-2sinAsinCcosB,再結(jié)合cosB=和sinC=2sinA,求出sinA、sinC、a,進而確定三角形的面積.
解法4:由正、余弦定理,得sinB=sinA+sinC-2sinAsinCcosB,又sinC=2sinA和cosB=,∴sinB=4sinA,即sinA=,sinC=.又正弦定理=和b=2,得a=1.∴S=absinC=·1·2·=.
綜上所述,本題是把三角函數(shù)中同角三角函數(shù)關(guān)系、兩角和的正弦公式、誘導公式和解三角形中的正余弦定理、三角形的面積公式綜合起來命題,融入了化歸與轉(zhuǎn)化、方程的思想.本題雖然是解答題的第一道大題,但思維容量大、解題方法靈活,既可以用正、余弦定理和三角形面積公式通性同法來解,又可以用射影公式和求三角形面積的海倫公式特殊方法分析,考查學生綜合應(yīng)用知識和方法分析解決問題的能力,是一個難度適中的好題.