摘要:正、余弦定理揭示了三角形中的邊、角關系,是三角函數(shù)知識的重要組成部分,運用正(余)弦定理來正確判斷三角形的形狀,是較為高效、簡便的一個途徑。將已知條件轉化為邊的關系或角的關系,然后進行判斷。這是解決這一類問題的基本思路和基本方法。
關鍵詞:正弦定理;余弦定理;三角形形狀
判斷三角形的形狀是幾何學習的難點,解決的途徑不一而足,但運用正(余)弦定理來正確判斷三角形的形狀,無疑是較為高效、簡便的一個途徑。正、余弦定理揭示了三角形中的邊、角關系,是三角函數(shù)知識的重要組成部分;其靈活應用之一,就是判斷三角形的形狀。下面就這一問題做一下探究。
一、 正弦定理在判斷三角形的形狀時的應用
【例1】已知△ABC中,設BC=a,CA=b,AB=c,則a·b=b·c=c·a,判斷△ABC的形狀。
要判斷△ABC的形狀,就要首先明確知道△ABC的三條邊或者三個角,進而明確向量的數(shù)量積和△ABC的邊角關系。
解:如圖:a·b=b·c得
∵|a|·|b|·cos(π-C)=|b|·|c|·cos(π-A),
∴|a|·cosC=|c|·cosA。
由正弦定理:a∶c=sinA∶sinC得sinAcosC=sinCcosA,
∴sin(A-C)=0。
又∵ -π ∴ A-C=0,即A=C。 同理由a·b=c·a可得:B=C, ∴A=B=C,即△ABC為正三角形。 由asinA=bsinB=csinC=2Ra∶b∶c=sinA∶sinB∶sinC可知,題目中出現(xiàn)了邊的齊次式之比時,就可以利用正弦定理把相應的邊化成角,在此基礎上判斷三角形的形狀。 【例2】在△ABC中,若a2tanB=b2tanA,判斷△ABC的形狀。 分析該題目的已知條件,然后正確使用正弦定理,將邊化角后判斷△ABC的形狀。 解:在△ABC中,有正弦定理:asinA=bsinB=csinC=2Ra=2RsinA,b=2RsinB。 ∵a2tanB=b2tanA,∴(2RsinA)2·sinBcosB=(2RsinB)2·sinAcosA2sinAcosA=2sinBcosBsin2A=sin2B,因為A、B為三角形的內角, ∴2A=2B或2A=π-2BA=B或A+B=π2, ∴△ABC為等腰三角形或直角三角形。 綜合以上兩個例題可以看出,要簡潔明了地判斷三角形的形狀,可以運用正弦定理將已知的條件轉化為角的關系,然后運用誘導公式將條件化簡、整理。這是解決這類問題的高效途徑之一。 二、 余弦定理在判斷三角形的形狀時的應用 【例3】在△ABC中,若B=60°,2b=a+c,試判斷△ABC的形狀。 要判斷三角形的形狀,可以從兩個角度入手:一個是從邊的關系,一個是從角的關系。前者要把角轉化為邊,后者要把邊轉化為角。 解:由余弦定理:b2=a2+c2-2bccosB,又∵B=60°,b=a+c2, ∴a+c22=a2+c2-ac(a-c)2=0a=c, ∴a=b=c,∴△ABC為正三角形。 【例4】在△ABC中,若cos2A2=b+c2c,試判斷△ABC的形狀。 解決這個問題的訣竅在于降冪公式,利用它把已知的條件轉化為三角形的內角和邊的關系,然后進行判斷。 解:∵cos2A2=b+c2c, ∴1+cosA2=b+c2ccosA=bc, 即b2+c2-a22bc=bcc2=a2+b2, ∴△ABC為直角三角形。 由以上兩題可以看出,要判斷三角形的形狀,通常要運用正(余)弦定理來代換轉化,經過化簡和整理,利用邊(角)關系來進行判斷。如果邊角混合,通常要運用正(余)弦定理把邊換成角或者把角換成邊,將已知的條件全部轉化為邊或角的關系,然后進行判斷。 綜上所述,要判斷三角形的形狀,關鍵就在于把已知的條件轉化為邊或角的關系,然后進行判斷。這是解決這一類問題的基本思路和基本方法,只有在正確認知的基礎上熟練運用,才可以更加熟練、準確地判斷三角形的形狀。 參考文獻: [1]陸海波.正弦定理的應用[J].郴州師范高等專科學校學報,2001,02. [2]黃漢禹.對正弦定理和余弦定理的研討[J].數(shù)學通訊,2011,06. 作者簡介: 魏雅寧,山東省東營市,廣饒縣第一中學高三(3)班。