遠麗曉
新課程理念指出:興趣是最好的老師。我認為數(shù)學興趣是推動學生積極學習數(shù)學的一種巨大動力。有了學習數(shù)學的興趣,學生在學習中就能產(chǎn)生很大的積極性,從而產(chǎn)生強烈的學習需求,最終體驗到學習的樂趣。在新課標高中數(shù)學必修五第一章的正弦定理的學習中,先提出現(xiàn)實問題來引起學生的學習興趣,進而引入課堂知識。
一、情景假設(shè),引入課題
在河岸一邊有一棵樹,在河岸另一邊也有一棵樹,給予量角及皮尺,考慮如何在不過河的情況下測得兩棵樹之間的距離?那么在這個問題中可以構(gòu)造三角形來求解。
三角形是最簡單的平面圖形,同學們從初中就開始研究三角形,會求面積,周長,證明三角形全等及相似,知道三角形的分類以及直角三角形滿足勾股定理。在必修四中利用直角三角形學習了銳角三角函數(shù)。小小圖形中隱藏了無限的寶藏,這節(jié)課我們繼續(xù)踏上刺激的尋寶之旅,去尋找一般三角形中邊、角關(guān)系的準確量化關(guān)系——正弦定理。
二、溫故知新,提出猜想
如圖,在[Rt?ABC]中,角C為直角,角A,B,C的對邊分別為a,b,c。
由銳角三角函數(shù)的定義,可以寫出[sinA=ac],[sinB=bc],[sinC=cc=1。]各個式子中都含有相同邊c,那么可以把式子拓展為[asinA=bsinB=csinC。]
這是我們要尋的寶藏嗎?此式僅僅適用于直角三角形,還是適用于所有三角形?可見尋寶之旅才剛拉開帷幕。
三、抽絲剝繭,水落石出
如圖,當[ΔABC]為銳角三角形時,我們可以通過作三角形的高來
構(gòu)造直角三角形,作AC邊高BD,在[RtΔBCD]中,[BD=asinC],在[RtΔABD]中,[BD=csinA],于是有[asinC=csinA],寫成比例式為[asinA=csinC。]同理,作BC邊的高,可以得到[bsinB=csinC。]由此可得,在銳角三角形中,總有[asinA=bsinB=csinC。]
在此,我們運用轉(zhuǎn)化的思想,將銳角三角形中的問題,轉(zhuǎn)化到直角三角形中去解決。所以,當[ΔABC]為鈍角三角形時,我們也可以通過作三角形的高來構(gòu)造直角三角形,進而得到在鈍角三角形中[asinA=bsinB=csinC]也成立。
在教與學的關(guān)系上,古人強調(diào)教必有趣,以趣促學,而現(xiàn)代教學理念更加強調(diào)培養(yǎng)學生的學習興趣來提高學習的自覺性。那么有了正弦定理,課堂開始的問題也就迎仞解決,在河岸邊隨便選取一點,使其與兩棵樹構(gòu)成三角形,用皮尺量出此點與同一側(cè)樹之間的距離,再用量角器量出同側(cè)兩個角,利用正弦定理來求出兩棵樹之間的距離即可。
對于正弦定理的推導,方法并不唯一。三角形中蘊藏的寶藏遠遠超出我們的想象。利用幾何法進行推導,需要引入三角形外接圓及其半徑,從而證明[asinA=bsinB=csinC=2R。]
如圖,當[ΔABC]為銳角時,角A,B,C對邊分別為a,b,c。通過作AB邊高CH,可以得到[asinA=bsinB],作三角形另外兩條高,可以得到式子[asinA=bsinB=csinC]成立。此時,作三角形外接圓,過B作圓直徑BD,即[BD=2R。]在圓中,根據(jù)等弧對等角,[∠ACB=∠ADB],在[Rt?BAD]中,[BD=ABsin∠ABD=csin∠ACB],整理即為[csinC=BD=2R],同理,過A作直徑可以證得[bsinB=2R],過C作直徑可以證得[csinC=2R。]所以,在銳角三角形中總有[asinA=bsinB=csinC=2R。]
對于直角三角形,作三角形外接圓,直徑就是三角形斜邊,很容易得到[asinA=bsinB=csinC=2R。]成立
如圖,在鈍角三角形ABC中,過A作外接圓直徑AD,則[∠ADC=180°-∠ABC],在[Rt?ACD]中,[2R=AD=ACsin∠ADC=bsin(180°-∠ABC)=bsin∠ABC],即[bsinB=2R],同理也可以證得[asinA=2R],[csinC=2R。]所以在鈍角三角形中[asinA=bsinB=csinC=2R]也成立。
綜上可見,在一般三角形中,總有[asinA=bsinB=csinC=2R。]
四、鞏固訓練,深化提高
我們把三角形的三個角A,B,C和它們的對邊a,b,c叫做三角形的元素。已知三角形的幾個元素求其他元素的過程叫做解三角形。由正弦定理和三角形內(nèi)角和定理,我們可以解決兩種解三角形的問題:
1.已知任意兩角及一邊;
2.已知任意兩邊及其中一邊對角。
例1:在[?ABC]中,已知[A=45°],[B=60°],[c=4],解這個三角形。
解:由三角形內(nèi)角和定理得
[C=180°-A+B=180°-45°+60°=75°]
由正弦定理[asinA=bsinB=csinC]得
[a=csinAsinC=4sin45°sin75°=4sin45°sin30°+45°=4*2212*22+32*22=43-4]
[b=csinBsinC=4sin60°sin75°=4sin60°sin30°+45°=4*3212*22+32*22=62-26]
例2:在[?ABC]中,[a=3],[b=6],[A=23π]求B。
解:由正弦定理[asinA=bsinB],得
[3sin23π=6sinB],得[sinB=22]
因為[a>b],所以[B=π4。]
興趣是人們活動強有力的動機之一,它能調(diào)動起人的生命力,使大家對于自己熱衷的事情樂此不疲。將正弦定理的學習過程視為尋寶的旅途,最終得到鉆石級別的寶藏——正弦定理,原來任意三角形的各邊和它們所對角的正弦值的比是相等的,而且這個寶藏還能幫助我們解三角形。