脑洞大开 一题多解
2020-01-13阮萍扬
阮萍扬


中图分类号:G633.6 文献标识码:B文章编号:1672-1578(2020)02-0187-02
2019年泉州市二检中,有一道题吸引了笔者的眼球,乍一看切入点不好找,思路不清晰,但仔细思考后会发现有多个角度可以入手分析,随着思考广度的不断拓展,一题多解,脑洞大开。
题目:如图,在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,a+b=5,(2a+b)cosC+ccosB=0,若点D为AB的中点,∠ACD=30°,求a,b的值。
图1 图2
1.向量方向
解法1:由(2a+b)cosC+ccosB=0易得∠ACB=2π3,∠DCB=π2,由点D为AB的中点,故:CD=12CB+12CA,利用CD·CB=0,可得:12CB2+12CA·CB=12a2+12abcos(π2+π6)=0a2-12ab=0b=2a
,再联立a+b=5,求出:a=53,b=103。
解法2:利用向量点乘的极化恒等式有:CA·CB=CD2-DB2,而∠DCB=π2,即:
CA·CB=CD2-DB2=-(DB2-CD2)=-BC2abcos(π2+π6)=-a2b=2a。联立已知条件即得答案。
总结:向量用来解三角问题,经常要用到模长平方,向量的夹角公式,或向量点乘的几何意义、极化恒等式等等,这是一个研究解三角形问题的方向,是一种常见的方法。
2.解三角形方向
解法3:易得∠ACB=2π3,代入条件(2a+b)cosC+ccosB=0,可得:(2a+b)cos2π3+ccosB=0
ccosB=12(2a+b);在△DCB中(图1),∠DCB=π2,得:cosB=BCBD=ac2=2acccosB=2a;代入ccosB=12(2a+b),即:2a=12(2a+b)b=2a。联立已知条件即得答案。
总结:此题的参考答案解法也非常漂亮,利用△ACD和△BCD面积相同可以轻易得到b=2a;参考答案还给了另外一种解法,在△ACD對∠ADC用正弦定理;在△CBD对∠CBD取正弦值;联立后,即可以得到b=2a。而笔者的这个解法主要受到2017年全国卷1卷三角函数大题的启发,条件可以二次应用,得到新的条件,这也不失为一种好的解法。解三角形问题,用正余弦定理、面积公式等,这种解法中规中矩,套路化模式化是最重要的一种基本方法。
3.解析几何方向
解法4:如图建立平面直角坐标系,描出坐标C(0,0),B(0,a),A(sinπ3b,-cosπ3b),而点D是AB的中点,所以yD=-cosπ3b+a2=0b=2a,联立已知条件即得答案。
图3 图4 图5
解法5:由于CA+CB=5,所以可以构造以A,B为焦点,2a=5的椭圆,如图3,题目转化为,AB=2c,∠ACD=π6,∠DCB=π2求AC=r1,BC=r2的值。设直线DC的方程是y=kx,则直线CB的方程是y=-1k(x-c),直线AC的方程是y=k-131+13k(x+c)y=3k-13+k(x+c)。……
