彭姚鮮
解三角形是高中數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容,也是數(shù)學(xué)高考的必考內(nèi)容.解三角形問題側(cè)重于考查正弦定理和余弦定理的應(yīng)用.下面,結(jié)合例題,探討一下解答解三角形問題的三種常用辦法.
一、利用正余弦定理
正余弦定理適用于求解大部分解三角形問題.在解題時,需首先根據(jù)題意和幾何圖形理清三角形的三邊、三角及其關(guān)系,然后運(yùn)用正余弦定理求解.一般地,正弦定理適用于解答已知角較多的問題,余弦定理適用于解答已知邊較多的問題.
例1.如圖1,甲船以每小時 30 2 海里的速度向正北方航行,乙船按固定方向勻速直線航行,當(dāng)甲船位于 A1 處時,乙船位于甲船的北偏西105° 方向的B1 處,此時兩船相距20海里.當(dāng)甲船航行20分鐘到達(dá) A2 處時,乙船航行到甲船的北偏西120° 方向的B2 處,此時兩船相距 10 2 海里,問乙船每小時航行多少海里?
解:連接 A1B2 ,A2B2 .由 A2B2 = 10 2 ,A1A2 = 30 2 × 2060 = 10 2 ,得 A1A2 = A2B1 ,又因為∠A1A2B2 = 180° - 120° = 60° ,所以△A1A2B1 是等邊三角形,所以 A1B2 = A1A2 = 10 2 .而 A1B1 - 20 ,∠B1A1B2 = 105° - 60° = 45° ,
所以在△A1A2B1 中,由余弦定理可得 B1B22 = A1B12 + A1B22 - 2A1B2?A1B2? cos 45° = 200,所以 B1B2 = 10 2 ,因此乙船的速度大小為 10202 × 60 = 30 2 (海里/小時) .
解答本題,需先結(jié)合圖形明確甲、乙兩船所在的方位,然后添加輔助線,構(gòu)造△A1A2B1 ,求得各個角、邊的大小,再在△A1A2B1 中運(yùn)用余弦定理求得 B1B2的長,這樣便可求得乙船的速度.
二、采用向量法
三角形與向量的關(guān)系緊密.在解答解三角問題時,可根據(jù)三角形法則構(gòu)造出向量,求得目標(biāo)向量的大小,就能通過向量運(yùn)算求得問題的答案.運(yùn)用向量法解題,能巧妙地避開一些繁瑣的運(yùn)算,有助于提升解題的效率.
例 2. 已知在△ABC 中, AB = 4 63 ,cosB = 66 ,AC 邊上的中線 BD = 5 ,求角 A 的正弦值.
解:
我們先根據(jù)三角形法則構(gòu)造向量,運(yùn)用三角形中線的向量形式建立關(guān)于 BC 的關(guān)系,求得 | BC| ,然后根據(jù)余弦定理求得 | AC| ,最后運(yùn)用正弦定理即可求得問題的答案.
三、運(yùn)用建系法
對于一些動點、最值問題,我們一般采用建系法來求解.首先根據(jù)三角形的特點來建立合適的平面直角坐標(biāo)系,如以三角形的一個頂點為原點、一條邊為軸;以等腰、等邊三角形的中線和一條直角邊為軸;以直角三角形的兩條直角邊為軸等建立平面直角坐標(biāo)系,求得各個點的坐標(biāo),通過向量坐標(biāo)運(yùn)算能順利求得問題的答案.
例 3.在△ABC 中,AB = 2 , AC = 2 BC ,求該三角形面積的最大值.
解:以 AB 所在的直線為 x 軸、AB 的中點為原點,建立如圖3所示的直角坐標(biāo)系,則 A(-1,0) , B(1,0) .設(shè)點 C(x,y) ,由 AC = 2 BC ,得 ((x + 1)2 + y2 = 2 (x - 1)2 + y2 ,即 (x - 3)2 + y2 = 8(x ≠ ±1) ,
故點 C 在以 (3,0) 為圓心、半徑為 2 2 的圓(去掉與 x 軸的交點)上,
則△ABC 面積的最大值為 S = 21 × 2 × 2 2 = 2 2 .
我們以 AB 所在的直線為 x 軸、AB 的中點為原點建立平面直角坐標(biāo)系.再根據(jù)兩點間的距離公式建立關(guān)于 C 點坐標(biāo)的方程,求得 C 點的軌跡方程,便可確定 C 到直線 AB 的距離,最后根據(jù)三角形的面積公式求得三角形面積的最大值.
相比較而言,第一種方法比較常用,第三方法比較便捷,但適用范圍較窄.總之,在解答解三角形問題時,同學(xué)們需將數(shù)形結(jié)合起來,把三角形與正余弦定理、向量、坐標(biāo)運(yùn)算法則關(guān)聯(lián)起來,根據(jù)圖形來建立關(guān)系式,這樣才能使問題快速獲解.
(作者單位:江蘇省丹陽高級中學(xué))