§4.9 解三角形中的最值与范围问题 课件-2025高考数学一轮复习
展开解三角形中的最值或范围问题,通常涉及与边长、周长有关的范围问题,与面积有关的范围问题,或与角度有关的范围问题,一直是高考的热点与重点,主要是利用三角函数、正余弦定理、三角形面积公式、基本不等式等工具研究三角形问题,解决此类问题的关键是建立起角与边的数量关系.
题型一 利用基本不等式求最值(范围)
所以cs Acs B=sin B+sin Asin B,所以cs(A+B)=sin B,
由(1)得cs(A+B)=sin B,
求解三角形中面积和周长最值问题的常用方法在△ABC中,如果已知一个角及其对边,假设已知A,a,根据余弦定理a2=b2+c2-2bccs A,即可得到“b2+c2”与“bc”的等量关系.
跟踪训练1 在△ABC中,sin2A-sin2B-sin2C=sin Bsin C.(1)求A;
由正弦定理和已知条件得BC2-AC2-AB2=AC·AB.①由余弦定理得BC2=AC2+AB2-2AC·ABcs A.②
(2)若BC=3,求△ABC周长的最大值.
题型二 转化为三角函数求最值(范围)
(2)已知点D在边AC上,且AD=BD=2,求CD的取值范围.
因为AD=BD=2,所以∠DBA=∠A,
因为△ABC为锐角三角形,
三角形中最值(范围)问题,如果三角形为锐角三角形,或其他的限制,一般采用正弦定理边化角,利用三角函数的范围求出最值或范围.
(1)若BC边上的高等于1,求cs A;
所以sin B=cs B,则tan B=1,
(2)若△ABC为锐角三角形,求△ABC面积的取值范围.
又因为△ABC为锐角三角形,
题型三 转化为其他函数求最值(范围)
所以sin(A-B)cs C=sin(A-C)cs B,所以sin Acs Bcs C-cs Asin Bcs C=sin Acs Ccs B-cs Asin Ccs B,所以cs Asin Bcs C=cs Asin Ccs B,
所以tan B=tan C,
由(1)知B=C,所以sin B=sin C,b=c,
由正弦定理得asin C=csin A=bsin A=1,
因为A=π-B-C=π-2C,
因为△ABC为锐角三角形,且B=C,
解决此类题目,一是利用正余弦定理,转化成边的函数,或转化成关于正弦、余弦或正切的函数,根据函数的单调性求解;二是利用三角恒等变换构造关于正弦、余弦或正切的函数,根据函数的单调性求解.
∴b2+ab=a2+b2,解得a=b,即A=B,
由(1)知,c2=b2+ab,
代入化简可得b
在△ABC中,cs C=cs[π-(A+B)]=-cs(A+B)=-cs Acs B+sin Asin B,因为8sin Asin B+cs C=0,所以8sin Asin B-cs Acs B+sin Asin B=0,则9sin Asin B=cs Acs B,
二、多项选择题5.已知△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a(sin A-sin B)=csin C-bsin B,则下列说法正确的是
∵a(sin A-sin B)=csin C-bsin B,∴由正弦定理可得a(a-b)=c2-b2,即a2+b2-c2=ab,对于A选项,由余弦定理的推论,可得
∴ab=4,由余弦定理可得c2=a2+b2-2abcs C=a2+b2-ab≥2ab-ab=ab=4,∴c≥2,当且仅当a=b=2时等号成立,故c的最小值为2,故B正确;对于C选项,c2=a2+b2-2abcs C=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab=4,
∴a+b≤4,当a=b时等号成立,∵c=2,∴a+b>2,∴4则△ABC的周长的最大值为6,故C正确;对于D选项,由余弦定理可得c2=a2+b2-2abcs C,即8=a2+9-3a,即a2-3a+1=0,
则满足条件的△ABC有2个,故D错误.
对于B,cs Acs C=cs Acs [π-(A+B)]=
对于D,∵S△ABC=S△ABD+S△BDC,
当c=2a时,由余弦定理得b2=a2+c2-2accs B=5a2-2a2=3a2,∴a2+b2=c2,即△ABC为直角三角形,不合题意,
三、填空题7.在锐角△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若c2=a(a+b),则sin A的取值范围是________.
由c2=a(a+b),得c2=a2+ab,由余弦定理得c2=a2+b2-2abcs C,∴a2+ab=a2+b2-2abcs C,即b=a+2acs C,由正弦定理得sin A+2sin Acs C=sin B,∵B=π-(A+C),∴sin A+2sin Acs C=sin B=sin Acs C+cs Asin C,即sin A=sin(C-A).∵c2=a2+ab,∴c>a,∴C-A>0,又△ABC为锐角三角形,
∴A=C-A,解得C=2A,
设BD=k(k>0),则CD=2k.根据题意作出大致图形,如图.
在△ACD中,由余弦定理得
又A∈(0,π),所以sin A≠0,
(2)若△ABC为锐角三角形,且b=2,求其周长的取值范围.
在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,若________,(1)求角B的大小;
若选②,由(sin A-sin C)2=sin2B-sin Asin C,化简得sin2A+sin2C-sin2B=sin Asin C.由正弦定理得a2+c2-b2=ac,
因为0(2)若△ABC为锐角三角形,c=1,求a2+b2的取值范围.
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