摘 要:文章首先陈述了高考“解三角形”考试大纲的要求和考查的知识点,然后分析了学生学习过程中存在的问题,最后对典型例题进行了思路解析,以期提升学生解题能力。
关键词:解三角形;考试大纲;问题;典型例题
数学《必修5》第一章是“解三角形”,它是高中数学的基础,也是近年高考的必考題型。解三角形主要是应用正、余弦定理对任意三角形的边角关系、周长、面积等数学量化的研究。这不仅与平面几何、三角恒等变换等知识密切相关,而且有较强的实用性和丰富的实际背景。下面具体通过实例重点说明几类热点题型,并对其题型解题方法进行总结、拓展和优化。
一、 考试大纲要求
(1)掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题。
(2)能运用正弦定理、余弦定理等知识和方法解决一些与测量和几何计算有关的实际问题。
二、 高考对解三角形的考查
考查利用正余弦定理、主要三角公式、基本不等式等知识,通过化简和方程思想等,经过运算、推理、度量边、角或周长、面积和其他伴随要素。解三角形的实质是将几何问题转化为代数问题,即方程问题。故解三角形问题的核心是方程思想。
说明:(1)“主要三角公式”是指两角和与差的三角公式,也包括二倍角公式、同角三角公式和诱导公式。(2)“方程”是指正、余弦定理、三角形内角和定理以及面积、周长等所内蕴的方程。
主要考查题型:
类型1 三角形完全可解,研究边、角、面积或周长;
类型2 三角形局部可解,研究边、角的范围、面积或周长的最值;
类型3 解三角形应用问题。
三、 学生学习过程中存在的问题
(1)利用正、余弦定理解已知三角形的两边及其一边的角解三角形问题时,不会判断一解、两解或无解问题,三角形形状和解的对应关系如表1所示。
表1 三角形形状和解的对应关系
A为锐角A为钝角
图形
关系a 解的个数无解一解两解一解一解无解 (2)三角形形状判断问题。利用已知条件中的边角关系判断三角形形状时,对边化角还是角化边的选择存在困惑。 说明:(a)要牢记正、余弦定理及其变形形式,通过正、余弦定理及其变形形式实施转化,具体转化关系式如以下公式所示: b2=a2+c2-2accosB cosB=a2+c2-b22ac asinA=bsinB=csinC=2R a=2RsinA sinA=a2R (b)通过三角变换寻求角之间的关系; (c)通过三角函数符号及正、余弦函数有界性进行判断或讨论。 四、 典型例题分析 热点题型一:三角形完全可解,研究边、角、面积和周长问题 【例1】 (2016年全国一卷)△ABC三角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知2cosC(acosB+bcosA)=c。 (1)求C; (2)若c=7,△ABC的面积为332,求三角形的周长。 分析: (1)思路1:边角转化,边化角。(利用正弦定理的变形形式a=2RsinA,b=2RsinB,c=2RsinC,和差公式及内角和定理等恒等变形) ∵2cosC(acosB+bcosA)=c, ∴2cosC(sinAcosB+sinBcosA)=sinC, ∴2cosCsin(A+B)=sinC。 又∵sin(A+B)=sinC≠0, ∴cosC=12。 ∵C∈(0,π),∴C=π3。 思路2:充分利用教材《必修5》P18练习结论:c=acosB+bcosA,b=acosC+ccosA,a=ccosB+bcosC。 ∵2cosC(acosB+bcosA)=c, ∴2ccosC=c,∴cosC=12。 ∵C∈(0,π),∴C=π3。 说明:1. 在三角形中,C∈(0,π)谁都知道,但在解答题时,一定要说明,否则答题不完整,会扣1至2分; 2. 利用教材中的一些结论可快速解决有些问题,特别是选择填空题,能起到事半功倍的效果。 (2)思路1:方程思想,先面积公式后余弦定理 由S△=12absinC=332得:ab=6,cosC=a2+b2-c22ab=12, 所以a2+b2=13,结果显然。 思路2:方程思想,先余弦定理后面积公式 ∵cosC=a2+b2-c22ab=12,∴a2+b2=7+ab。 由S△=12absinC=332得,ab=6。 另外,我们也可以对例1的问题(2)进行改编,如: 变式1:若c=7,求a+b的范围; 变式2:若c=7,求△ABC的面积最大值; 变式3:(太原2016模拟)△ABC三角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知3a=2csinA。 (1)求C; (2)若c=7,△ABC的面积为332,求三角形的周长。 回过头我们再看看利用教材《必修5》P18练习结论“妙杀”高考题。 1. (2013年陕西7)△ABC三角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知bcosC+ccosB=asinA,则△ABC的形状是( ) A. 锐角三角形B. 直角三角形 C. 钝角三角形D. 不确定 2. (2014广东12)△ABC三角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知bcosC+ccosB=2b,则ab= 。 热点题型二:三角形局部可解,研究边、角范围、面积或周长的最值问题 【例2】 (2013年全国二卷17)△ABC三角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知bcosC+csinB=a。 (1)求B; (2)若b=2,求△ABC的面积的最大值。 解析: (1)思路1:边角转化,边化角。(利用正弦定理的变形形式a=2RsinA,b=2RsinB,c=2RsinC,和差公式及内角和定理等恒等变形) ∵bcosC+csinB=a, ∴sinBcosC+sinCsinB=sinA, ∴sinBcosC+sinCsinB=sin(B+C), 化简得sinCsinB=sinCcosB。 又∵C∈(0,π),∴sinC≠0,sinB=cosB,∴B=π4。 思路2:充分利用a=ccosB+bcosC, bcosC+csinB=a=ccosB+bcosC, 化简得sinB=cosB。 结果显然。 (2)由(1)知B=π4,S△=12acsinB=24ac。 要求三角形最大面积,只需求ac的最大值,考虑余弦定理 b2=a2+c2-2accosB,代入化简得4=a2+c2-2ac。 又a2+c2≥2ac,4≥2ac-2ac(以下略)。 【例3】 △ABC三角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知acosB+bcosA=3,三角形外接圆的面积为π,则△ABC的面积的最大值为 。 分析:此题为填空题,按常规方法要用余弦定理,运算量较大,如果利用教材《必修5》P18练习结论,则大大减少运算量。 由已知得c=3。 又外接圆面积为π,所以其半径为1,由c=2RsinC得 sinC=32,进而cosC=±12。 ∵S△=12absinC=34ab, 所以又轉化成求ab的最大值问题,考虑余弦定理 c2=a2+b2-2abcosC,代入化简得3=a2+b2±ab。 由不等式定理得3≥2ab±ab, 显然cosC=12时,ab最大,即ab≤3, 所以△ABC的最大面积是334。 题型总结与提升: 例2和例3的本质特征是都是已知三角形一边及其所对的角,求周长和面积最大值问题。那么,有没有更快更一般化的方法呢?联想到三角形外接圆、圆周角定理及正弦定理等,我们可总结优化为如下方法: 题目:△ABC三角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知a,A,求△ABC的面积的最大值和周长的取值范围。 分析:a,A,由2R=asinA得,圆的半径为定值,如图S△=12BC×h(其中h为三角形BC边的高)。 由图得,当高h与BC边垂直平分线重合时, 三角形面积最大,此时, S△=a24tanA2。 同时,AB=AC=a2sinA2, 所以周长最大值为a+asinA2,而A与B或C重合时最小为2a, 故周长范围为2a,a+asinA2。 当然,如果是解答题,用常规方法更规范些,但可判断运算的准确性,如果是选择填空题,此法就非常简捷。 参考文献: [1]陶冶,陈新.一题多变看三角形的“心”随式变[J].中学数学月刊,2008(3). [2]张永燊.求与三角形有关角的大小的方法归纳[J].中学生数理化(七年级数学)(华师大版),2009(Z1). [3]张德芹.通过一题看解三角形常用策略[J].考试(高考数学版),2011(Z4). [4]侯国兴.《三角形》中的一题多解[J].语数外学习(初中版七年级),2009(4). [5]王恩宾,王磊.数学思想在解三角形问题中的运用[J].理科考试研究,2015(1). [6]杨建新.探索三角形全等条件的教学设计[J].初中数学教与学,2010(5). [7]陈德前.三角形解题中的数学思想方法[J].初中生天地,2018(26). [8]杨忠平.运用数学思想方法解三角形新题型[J].数理化解题研究(初中版),2014(8). [9]黄丽曼.一节解三角形习题课的意外惊喜——学生思维的发散与一题多解[J].数学教学通讯,2012(24). [10]杨新列,邬云德.基于“过程”哲学观的“认识三角形(1)”教学探索及反思[J].中学数学,2013(4). [11]郑惠敏.三角函数高考热点评析[J].商,2015(52). [12]张科,吴志鹏.对一道经典的三角函数高考试题的多视角探究[J].理科考试研究,2019(19). [13]逄淑莲.高考中三角函数性质的考查方法[J].高中数理化,2012(Z1). [14]林德宽.sinα+cosα sinαcosα sinα-cosα之间的联系[J].中学生数理化(高中版),2003(3). 作者简介: 耿祥瑞,甘肃省庆阳市,环县第一中学。



