2024年新高考数学一轮复习题型归类与强化测试专题31解三角形的应用(学生版)
展开【考纲要求】
1.能够运用正弦定理、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.
2.能利用正弦定理、余弦定理解决三角形中的最值和范围问题.
【考点预测】
1.仰角和俯角
在同一铅垂平面内的水平视线和目标视线的夹角,目标视线在水平视线上方叫仰角,目标视线在水平视线下方叫俯角(如图1).
2.方位角
从正北方向起按顺时针转到目标方向线之间的水平夹角叫做方位角.如B点的方位角为α(如图2).
3.方向角
正北或正南方向线与目标方向线所成的锐角,如南偏东30°,北偏西45°等.
4.坡度:坡面与水平面所成的二面角的正切值.
【常用结论】
1.不要搞错各种角的含义,不要把这些角和三角形内角之间的关系弄混.
2.解决与平面几何有关的计算问题关键是找清各量之间的关系,从而应用正、余弦定理求解.
【方法技巧】
1.在测量高度时,要理解仰角、俯角的概念,仰角和俯角都是在同一铅垂面内,视线与水平线的夹角.
2.准确理解题意,分清已知条件与所求,画出示意图.
3.运用正、余弦定理,有序地解相关的三角形,逐步求解问题的答案,注意方程思想的运用.
4.距离问题的类型及解法
(1)类型:两点间既不可达也不可视,两点间可视但不可达,两点都不可达.
(2)解法:选择合适的辅助测量点,构造三角形,将问题转化为求某个三角形的边长问题,从而利用正、余弦定理求解.
5.测量角度问题的关键是在弄清题意的基础上,画出表示实际问题的图形,并在图形中标出有关的角和距离,再用正弦定理或余弦定理解三角形,最后将解得的结果转化为实际问题的解.
6.方向角是相对于某点而言的,因此在确定方向角时,必须先弄清楚是哪一个点的方向角.
7.平面几何中解三角形问题的求解思路
(1)把所提供的平面图形拆分成若干个三角形,然后在各个三角形内利用正弦、余弦定理求解;
(2)寻找各个三角形之间的联系,交叉使用公共条件,求出结果.
8.解三角形与三角函数的综合应用主要体现在以下两方面:
(1)利用三角恒等变换化简三角函数式进行解三角形;
(2)解三角形与三角函数图象和性质的综合应用.
二、【题型归类】
【题型一】解三角形应用举例(距离、高度、角度)
【典例1】如图是隋唐天坛,古叫圜丘,它位于唐长安城明德门遗址东约950米,即今西安市雁塔区陕西师范大学以南.天坛初建于隋而废弃于唐末,比北京明清天坛早1 000多年,是隋唐王朝近三百年里的皇家祭天之处.某数学兴趣小组为了测得天坛的直径,在天坛外围测得AB=60米,BC=60米,CD=40米,∠ABC=60°,∠BCD=120°,据此可以估计天坛的最下面一层的直径AD大约为(结果精确到1米)( )
(参考数据:eq \r(2)≈1.414,eq \r(3)≈1.732,eq \r(5)≈2.236,eq \r(7)≈2.646)
A.39米 B.43米 C.49米 D.53米
【典例2】2020年12月8日,中国和尼泊尔联合公布珠穆朗玛峰最新高程为8 848.86(单位:m).三角高程测量法是珠峰高程测量方法之一,如图是三角高程测量法的一个示意图,现有A,B,C三点,且A,B,C在同一水平面上的投影A′,B′,C′满足∠A′C′B′=45°,∠A′B′C′=60°.由C点测得B点的仰角为15°,BB′与CC′的差为100;由B点测得A点的仰角为45°,则A,C两点到水平面A′B′C′的高度差AA′-CC′约为(eq \r(3)≈1.732)( )
A.346 B.373 C.446 D.473
【典例3】海洋蓝洞是地球罕见的自然地理现象,被誉为“地球给人类保留宇宙秘密的最后遗产”,我国拥有世界上已知最深的海洋蓝洞,若要测量如图所示的海洋蓝洞的口径(即A,B两点间的距离),现取两点C,D,测得CD=80,∠ADB=135°,∠BDC=∠DCA=15°,∠ACB=120°,则图中海洋蓝洞的口径为________.
【题型二】求解平面几何问题
【典例1】如图,在平面四边形ABCD中,0<∠DAB
(2)若∠BCD=eq \f(2π,3),求BC的长.
【典例2】如图,在平面四边形ABCD中,∠ABC为锐角,AD⊥BD,AC平分∠BAD,BC=2eq \r(3),BD=3+eq \r(6),△BCD的面积S=eq \f(3(\r(2)+\r(3)),2).
(1)求CD;
(2)求∠ABC.
【典例3】如图,在平面四边形ABCD中,∠ACB与∠D互补,cs∠ACB=eq \f(1,3),AC=BC=2eq \r(3),AB=4AD.
(1)求AB的长;
(2)求sin∠ACD.
【题型三】三角函数与解三角形的交汇问题
【典例1】已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,________,若b=eq \r(13),________.
请从下面的三个条件中任选一个,两个结论中任选一个,组成一个完整的问题,并给出解答.
条件:①asin eq \f(A+C,2)=bsin A,
②bsin A=acseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(B-\f(π,6))),
③a2+c2-b2=abcs A+a2cs B.
结论:①求△ABC周长的取值范围;
②求△ABC面积的最大值.
【典例2】在锐角三角形ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且eq \f(b,cs Asin C)=eq \f(c,sin C)+eq \f(a,cs A).
(1)求角C的大小;
(2)若b=1,求c的取值范围.
【典例3】△ABC中的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知b=2a-2ccs B.
(1)求角C的大小;
(2)求eq \r(3)cs A+sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(B+\f(π,3)))的最大值,并求出取得最大值时角A,B的值.
三、【培优训练】
【训练一】在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,若ccs A+acs C=2,AC边上的高为eq \r(3),则∠ABC的最大值为( )
A.eq \f(π,6) B.eq \f(π,3) C.eq \f(π,2) D.eq \f(2π,3)
【训练二】已知△ABC中,AC=eq \r(2),BC=eq \r(6),△ABC的面积为eq \f(\r(3),2),若线段BA的延长线上存在点D,使∠BDC=eq \f(π,4),则CD=________.
【训练三】国庆阅兵式上举行升国旗仪式,在坡度为15°的观礼台上,某一列座位与旗杆在同一垂直于地面的平面上,某同学在该列的第一排和最后一排测得旗杆顶端的仰角分别为60°和30°,第一排和最后一排的距离为24.5米,则旗杆的高度约为( )
A.17米 B.22米 C.30米 D.35米
【训练四】如图,已知扇形的圆心角∠AOB=eq \f(2π,3),半径为4eq \r(2),若点C是eq \(AB,\s\up8(︵))上的一动点(不与点A,B重合).
(1)若弦BC=4(eq \r(3)-1),求eq \(BC,\s\up8(︵))的长;
(2)求四边形OACB面积的最大值.
【训练五】如图所示,经过村庄A有两条夹角为60°的公路AB,AC,根据规划拟在两条公路之间的区域建一工厂P,分别在两条公路边上建两个仓库M,N(异于村庄A),要求PM=PN=MN=2(单位:千米).如何设计,使得工厂产生的噪声对居民的影响最小(即工厂与村庄的距离最远)?
【训练六】如图,游客从某旅游景区的景点A处下山至C处有两种路径.一种是从A沿直线步行到C,另一种是先从A沿索道乘缆车到B,然后从B沿直线步行到C,现有甲、乙两位游客从A处下山,甲沿AC匀速步行,速度为50 m/min.在甲出发2 min后,乙从A乘缆车到B,在B处停留1 min后,再匀速步行到C.假设缆车匀速直线运动的速度为130 m/min,山路AC长为
1 260 m,经测量得cs A=eq \f(12,13),sin B=eq \f(63,65).
(1)问乙出发多少 min后,乙在缆车上与甲的距离最短?
(2)为使两位游客在C处互相等待的时间不超过3 min,乙步行的速度应控制在什么范围内?
四、【强化测试】
【单选题】
1. 在相距2 km的A,B两点处测量目标点C,若∠CAB=75°,∠CBA=60°,则A,C两点之间的距离为( )
A.eq \r(6) km B.eq \r(2) km C.eq \r(3) km D.2 km
2. 如图,在200 m高的山顶上,测得山下一塔顶与塔底的俯角分别是30°,60°,则塔高为( )
A.eq \f(400,3) m B.eq \f(400\r(3),3) m
C.eq \f(200\r(3),3) m D.eq \f(200,3) m
3. 如图,设A,B两点在河的两岸,在A所在河岸边选一定点C,测量AC的距离为50 m,∠ACB=30°,∠CAB=105°,则可以计算A,B两点间的距离是( )
A.25eq \r(2) m B.50eq \r(2) m
C.25eq \r(3) m D.50eq \r(3) m
4. 如图,两座相距60 m的建筑物AB,CD的高度分别为20 m,50 m,BD为水平面,则从建筑物AB的顶端A看建筑物CD的张角∠CAD等于( )
A.30° B.45° C.60° D.75°
5. 如图,一架飞机从A地飞往B地,两地相距500 km.飞行员为了避开某一区域的雷雨云层,从A点起飞以后,就沿与原来的飞行方向AB成12°角的方向飞行,飞行到中途C点,再沿与原来的飞行方向AB成18°角的方向继续飞行到终点B点.这样飞机的飞行路程比原来的路程500 km大约多飞了(sin 12°≈0.21,sin 18°≈0.31)( )
A.10 km B.20 km
C.30 km D.40 km
6. 岳阳楼与湖北武汉黄鹤楼,江西南昌滕王阁并称为“江南三大名楼”,是“中国十大历史文化名楼”之一,世称“天下第一楼”.其地处岳阳古城西门城墙之上,紧靠洞庭湖畔,下瞰洞庭,前望君山.始建于东汉建安二十年(215年),历代屡加重修,现存建筑沿袭清光绪六年(1880年)重建时的形制与格局.因北宋滕宗谅重修岳阳楼,邀好友范仲淹作《岳阳楼记》使得岳阳楼著称于世.自古有“洞庭天下水,岳阳天下楼”之美誉.小李为测量岳阳楼的高度选取了与底部水平的直线AC,如图,测得∠DAC=30°,∠DBC=45°,AB=14米,则岳阳楼的高度CD约为(eq \r(2)≈1.414,eq \r(3)≈1.732)( )
A.18米 B.19米
C.20米 D.21米
7. 第6号台风“烟花”于2021年7月25日12时30分前后登陆舟山普陀区.如图,A点,正北方向的C市受到台风侵袭,一艘船从A点出发前去实施救援,以24 n mile/h的速度向正北航行,在A处看到S岛在船的北偏东15°方向,船航行eq \f(3,4) h后到达B处,在B处看到S岛在船的北偏东45°方向.此船从A点到C市航行过程中距离S岛的最近距离为( )
A.9eq \r(2) n mile B.9(eq \r(2)-1)n mile
C.9(eq \r(3)-1)n mile D.9(eq \r(3)-eq \r(2))n mile
8. △ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a=2,B=2A,则b的取值范围为( )
A.(0,4) B.(2,2eq \r(3))
C.(2,4) D.(2eq \r(2),4)
【多选题】
9. 某人向正东走了x km后向右转了150°,然后沿新方向走了3 km,结果离出发点恰好eq \r(3) km,那么x的值是( )
A.eq \r(3) B.2eq \r(3)
C.3 D.6
10. 在锐角△ABC中,边长a=1,b=2,则边长c可能的取值是( )
A.eq \r(2) B.2
C.2eq \r(2) D.eq \f(\r(13),2)
11. 如图,△ABC的三个内角A,B,C对应的三条边长分别是a,b,c,∠ABC为钝角,BD⊥BA,cs 2∠ABC=-eq \f(7,25),c=2,b=eq \f(8\r(5),5),则下列结论正确的有( )
A.sin A=eq \f(\r(5),5)
B.BD=2
C.5eq \(CD,\s\up6(→))=3eq \(DA,\s\up6(→))
D.△CBD的面积为eq \f(4,5)
12. 在△ABC中,D在线段AB上,且AD=5,BD=3,若CB=2CD,cs∠CDB=-eq \f(\r(5),5),则( )
A.sin∠BCD=eq \f(3,10) B.△ABC的面积为8
C.△ABC的周长为8+4eq \r(5) D.△ABC为钝角三角形
【填空题】
13. 海上有A,B两个小岛相距10 n mile,从A岛望C岛和B岛成60°的视角,从B岛望C岛和A岛成75°的视角,那么B岛和C岛间的距离是________ n mile.
14. 一船自西向东匀速航行,上午10时到达灯塔P的南偏西75°,距灯塔68海里的M处,下午2时到达这座灯塔的东南方向的N处,则此船航行的速度为________海里/小时.
15. 如图,在△ABC中,已知M为边BC上一点,eq \(BC,\s\up6(→))=4eq \(BM,\s\up6(→)),∠AMC=eq \f(π,3),AM=2,△AMC的面积为3eq \r(3),则CM=________;cs∠BAC=________.
16. 在等腰△ABC中,∠BAC=120°,AD为边BC上的高,点E满足eq \(AD,\s\up6(→))=3eq \(AE,\s\up6(→)),若AB=m,则BE的长为________.
【解答题】
17. 在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,(2a-c)·cs B-bcs C=0.
(1)求角B的大小;
(2)设函数f(x)=2sin xcs xcs B-eq \f(\r(3),2)cs 2x,求函数f(x)的最大值及当f(x)取得最大值时x的值.
18. 如图,渔船甲位于岛屿A的南偏西60°方向的B处,且与岛屿A相距12海里,渔船乙以10海里/时的速度从岛屿A出发沿正北方向航行,若渔船甲同时从B处出发沿北偏东α的方向追赶渔船乙,刚好用2小时追上.
(1)求渔船甲的速度;
(2)求sin α的值.
19. 在平面四边形ABCD中,∠ADC=90°,∠A=45°,AB=2,BD=5.
(1)求cs∠ADB;
(2)若DC=2eq \r(2),求BC.
20. 已知函数f(x)=2eq \r(3)sin xcs x-2cs2x+m,且函数f(x)的最大值为3.
(1)求m的值;
(2)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若f(B)=0,b=2,求△ABC面积的最大值.
21. 记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.请在下列三个条件中任选一个作为已知条件,解答问题.
①(a-c)sin A+csin(A+B)=bsin B;②2S=eq \r(3)eq \(AB,\s\up6(→))·eq \(CB,\s\up6(→))(其中S为△ABC的面积);③eq \r(3)a-csin B=eq \r(3)bcs C.
(1)若b=4,ac=3,求a+c的值;
(2)若△ABC为锐角三角形,且c=2,求a的取值范围.
22. 已知函数f(x)=2cs2eq \f(x,2)-eq \r(3)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,2)))-1.
(1)求函数f(x)的最小正周期;
(2)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若f(A)=2,b=2,△ABC的面积为3eq \r(3),求△ABC外接圆的面积.
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