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突破解三角形中的取值范围问题

2018-08-02浙江省宁波市李惠利中学何安旗

新教育 2018年11期
关键词:变局余弦定理正弦

□浙江省宁波市李惠利中学 何安旗

解三角形中的取值范围问题是高考的热点之一,它注重与平面几何、函数的值域以及基本不等式等相关知识的交汇融合,重点考查了学生的综合应用能力.这类问题几何要素众多、代数关系多变,往往使学生在几何与代数的互相转换过程中目标不明,常走弯路。我们该如何找准目标,破解变局呢?

要破解变局,先需做好知识准备,在△ABC中,设角A,B,C所对的边分别是a,b,c

夯实基础之后,我们开启破解之旅:

例1:(宁波市2016届高三上学期期末考试改编)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,且a=2,周长的最大值。

上例中的求解目标b+c属于边的对称线性运算关系,再来看下面的非对称线性运算的例子:

变式1:(2011年全国卷)在△ABC中,B=60°,AC=则AB+2BC的最大值为________。

解:由正弦定理得:AB=2sin C,BC=2sin A,于是AB+2BC=2sinC+4sin A=2sin(1200-A)+4sin A=5sinA+又因为A∈(00,1200),所以AB+2BC的最大值为

对于已知角与对边情形,采用正弦定理,边化角后转换为关于角的三角函数,是常见的应对策略。那么对于角与邻边,又该如何处理呢?

变式2:在锐角△ABC中,B=600)求AB+2BC的取值范围。

小试牛刀之后,我们再尝试破解更多的变化。

例2:(2013年全国卷)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,已知a=b cos C+c sin B。

(1)求角B的大小;

(2)若b=2,求△ABC面积的最大值。

解:(1)由正弦定理得:sin A=sin B cos C+sinC sin B又sin A=sin(B+C)=sin B cos C+sinC cos B,所以sinC sin B=sinC cos B,在△ABC中,sinC≠0,则sin B=cos B,有B=450。

上例的求解目标bc属于边的对称非线性运算关系,再来看下面的非对称非线性运算的例子:

变式4:在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,,则a2+c2的取值范围是 .

解:由余弦定理得:3=a2+c2-ac,∵ a2+c2≥2ac,得∴ a2+c2≤6;另一方面,∵ a>0,c>0,∴ ac>0,∴3=a2+c2-ac<a2+c2,故a2+c2的取值范围是(3,6]。

上述例子说明,突破解三角形的取值范围问题,主要有两条途径:一是利用正弦定理,进行边化角,转换为三角函数的值域问题;一是利用余弦定理,结合不等式的知识,转换为不等式的综合应用。当然,还需更多的方法来优化战法。

方法二:以AB所在直线为x轴,以AB的中垂线为y轴,建立平面直角坐标系xOy.

由题,设A(-1,0),B(1,0),C(x,y).因为BC,则AC2=2BC2.

代入坐标,有(x+1)2+y2=2[(x+1)2+y2],化简得,(x-3)2+y2=8(y≠0)。

事实上,上例中方法一的思路源自于课标教材必修五第20页中,B组第2题海伦公式的推导,方法二源自于课标教材必修二124页中B组第三题求轨迹方程。事实上,只要我们回归课本,从书本中找方法,便可突破包括解三角形中的取值范围等各类变局,迷局。

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