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三角平几齐飞舞 解几代数显神通

2020-09-10柳朝辉

数理化解题研究·高中版 2020年12期
关键词:解三角形解析几何

摘 要:解三角形中一类条件不全,条件分散的问题学生一般束手无策,无从下手.经研究实践发现,可用向量来解;可用平面几何,作辅助线把分散的条件集中从而解决;也可以用解析几何建系通过计算解决;还可以保留“残缺”形式,用方程组解决.

关键词:解三角形;平面幾何;解析几何;正余弦定理

中图分类号:G632      文献标识码:A      文章编号:1008-0333(2020)34-0009-02

收稿日期:2020-09-05

作者简介:柳朝辉(1974.3-),女,湖南省岳阳人,本科,中学一级教师,从事高中数学教学研究.

一、典型题目

例1 在△ABC中,已知AB=463 ,

cosB=66,AC上的中线BD=5求sinA的值.

例2 在△ABC中,D是边BC上的一点,

AD=2, BD=2DC,tan∠BAD=12,

tan∠CAD=13,求AB的长.

二、试题分析

这两道题目都不是常规的解三角形问题,也许题目有三个甚至是四个条件,但是对于每一个三角形而言,又都没有三个条件,所以每一个三角形都不是“可解三角形”.但方法选择适当,则可以求解,也许还大大减少计算量,反之,一筹莫展.

三、解法探究

例1 分析1 用BA,BC表示BD.

方法一

∵BD=12BA+BC,

∴BD2=14BA2+BC2+2BABCcos∠ABC,

即5=14323+BC2+83BC,

∴BC=2(BC=-143舍去).

在△ABC中,BC=2,AB=463,cosB=66.

∴AC2=AB2+BC2-2AB·BC·cosB,

∴BC=2213.

在△ABC中,ACsin∠ABC=BCsin∠CAB,

∴sinA=7014.

分析二 因为有中线,所以联想到作辅助线中位线.

方法二 如图3,作DE∥AB,则点E是BC的中点.在△BDE中,BD=5,DE=263,cos∠BED=-66,

∴BD2=BE2+DE2-2BE·DE·cos∠BED,

∴BE=1或BE=-73(舍).

∴BC=2.( 以下同法一)

分析三 用倍长中线法把分散的条件集中起来.

方法三 如图4,延长BD至E,使得DE=BD,连接CE,AE,则四边形ABCE为平行四边形.

在△ABE中,AB=463,BE=25,cos∠BAE=-66,

∴AE=2=BC.(以下同法一)

分析四 用分割的方法,求出图形中的各边.

方法四 如图5,延长BD至P,使DP=BD,连接AP,CP得平行四边形ABCP.过点A作AH⊥BC,过P点作PN⊥BC.

则AH=PN=AB·sinB=453,BH=43.

在直角三角形BNP中,BP2=BN2+NP2,

∴20=BN2+809,∴BN=103.

∴BC=103-CN=103-BH=2.(以下同法一)

分析五 用分割的方法.

方法五 如图5,作AH⊥BC,DQ⊥BC.

在△ABH中,AB=463, cosB=66,

∴AH=453,

BH=43,

∴DQ=253.

在△BDQ中,BD2=BQ2+QD2,

∴BQ=53,∴HQ=13,∴QC=13,

∴BC=2.(以下同法一)

分析六 建系求解.

方法六 如图7建系,

则A463cosB,463sinB,即A43,453.

令Cx,0,则中点D23+12x,253.

又∵BD=5,∴x=2.(以下同法一)

例2

分析一 利用平面几何构造“X”型相似,把分散的条件集中起来.

方法一 ∵tan∠BAD=12,tan∠CAD=13,

∴tan∠BAC=12+131-12×13=1,∴∠BAC=π4.

过点C作CE∥AB与AD的延长线交于点E,则△ABD∽△ECD且相似比为2.在△AEC中,由正弦定理可知

3sin3π4=EC110,

∴EC=355,

∴AB=655.

分析二 利用平面几何作辅助线,构造“A”型相似.

方法二 过D点作DF∥AC与AB交于F点,

所以△ABC∽△BDF,且相似比为32.

在△ADF中,sin∠FAD=15,AD=2,sin∠ADF=110.

由正弦定理可知

2sin3π4=AF110,∴AF=255,∴AB=655.

分析三 运用“方程组思想”.

方法三 在△ABD中,由正弦定理可知:

ABsin∠BDA=BDsin∠BAD,即ABsin∠BDA=5BD ①.

在△ADC中,由正弦定理可知:

ACsin∠CDA=CDsin∠CAD,

即ACsin∠CDA=10CD ②.

又因为BD=2DC,①÷②得AB=2AC.

由法一知∠BAC=π4,则△ABC是等腰直角三角形.如图10,在Rt△ACD中,由勾股定理有b2+(b3)2=22,得b=325,从而AB=2b=655.

分析四 当得到AB=2AC,也可以用分割

法求解.

方法四 由法三可知,AB=2AC,过D点作DF∥AC与AB交于F点,所以△ABC∽△BDF,且相似比为32.

令AC=b,则AB=2b,DF=23b,AF=2b3,cos∠BAD=255.在△ADF中由余弦定理可解得b=3105,∴AB=655.

分析五 运用“方程组思想”.

方法五 在△ABC和△ACD中,由正弦定理可知:

ABsin∠ACB=BCsin∠BAC ①,ADsin∠ACB=CDsin∠CAD ②.

①÷②得AB=655.

四、总结提升

总之,八仙过海,各显神通,一切知识可以“拿来主义”为我所用,数学知识到了顶层就可以说界线模糊.波得亚说过:中学数学教学的首要任务是加强解题训练,但是数学老师如何才能让数学教学不掉入“题海”之中,关键在于对问题的全面深入研究,教给学生解决问题的本质,思路的来源,让一切奇思妙想有迹可循,顺理成章.让思考成为学生的技能,让学生熟练运用自主思考.这样学生才可以举一反三,触类旁通,达到“做一个,会一片,懂一类”,这样才能保证教学的有效性.

参考文献:

[1]李宁.方程思想在解三角形求值问题中的应用[J].数理化解题研究,2019(22):6-7.

[责任编辑:李 璟]

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