资源描述
应用举例
利用正余弦定理解斜三角形,在实际应用中有着广泛的应用,如测量、航海、几何等方面都要用到解三角形的学问,例析如下:
一、测量问题
例1、如图1所示,为了测河的宽度,在一岸边选定A、B两点,望对岸标记物C,测得∠CAB=30°,
∠CBA=75°,AB=120cm,求河的宽度.
分析:求河的宽度,就是求△ABC在AB边上的高,而在河的一边,已测出AB长、∠CAB、∠CBA,这个三角形可确定.
解析:由正弦定理得,∴AC=AB=120m,
又∵,解得CD=60m.
点评:虽然此题计算简洁,但是意义重大,属于“不过河求河宽问题”.
二、遇险问题
例2、某舰艇测得灯塔在它的东15°北的方向,此舰艇以30海里/小时的速度向正东前进,30分钟后又测得灯塔在它的东30°北.若此灯塔四周10海里内有暗礁,问此舰艇连续向东航行有无触礁的危急?
解析:如图舰艇在A点处观测到灯塔S在东15°北的方向上;舰艇航行半小时后到达B点,测得S在东30°北的方向上. 在△ABC中,可知AB=30×0.5=15,∠ABS=150°,∠ASB=15°,由正弦定理得BS=AB=15,过点S作SC⊥直线AB,垂足为C,则SC=15sin30°=7.5.
这表明航线离灯塔的距离为7.5海里,而灯塔四周10海里内有暗礁,故连续航行有触礁的危急.
点评:有关斜三角形的实际问题,其解题的一般步骤是:(1)精确 理解题意,分清已知与所求,尤其要理解应用题中的有关名词和术语;(2)画出示意图,并将已知条件在图形中标出;(3)分析与所争辩问题有关的一个或几个三角形,通过合理运用正弦定理和余弦定理求解.
三、追击问题
例3、如图3,甲船在A处,乙船在A处的南偏东45°方向,距A有9n mile并以20n mile/h的速度沿南偏西15°方向航行,若甲船以28n mile/h的速度航行,应沿什么方向,用多少h能尽快追上乙船?
解析:设用t h,甲船能追上乙船,且在C处相遇.
在△ABC中,AC=28t,BC=20t,AB=9,设∠ABC=α,∠BAC=β.
∴α=180°-45°-15°=120°.依据余弦定理,
,,(4t-3)(32t+9)=0,
解得t=,t=(舍)∴AC=28×=21 n mile,BC=20×=15 n mile.
依据正弦定理,得,又∵α=120°,∴β为锐角,β=arcsin,又<<,∴arcsin<,∴甲船沿南偏东-arcsin的方向用h可以追上乙船.
点评:航海问题常涉及到解三角形的学问,本题中的 ∠ABC、AB边已知,另两边未知,但他们都是航行的距离,由于两船的航行速度已知,所以,这两边均与时间t有关.这样依据余弦定理,可列出关于t的一元二次方程,解出t的值.
四、最值问题
例4、某工厂生产主要产品后,留下大量中心角为,半径为a的扇形边角料,现要废物利用,从中剪裁下巨型毛坯,要求矩形面积尽可能大,请问如何裁剪?
分析:从实际动身,尽可能使面积最大,有两种裁剪方法.一种是使矩形的一边落在扇形的半径上,另一种是使矩形的两顶点分别在扇形的两条半径上,分别计算出这两种状况下的最大值,再比较结果的出最佳方案.
解:方案一,
如图1,矩形有两个顶点在半径OA上,设∠AOP =,则PM = a·sin,
∵扇形中心角为,∴∠PQO =,由正弦定理,得:=,
即PQ =·a·sin(-),
∴矩形的MPQR的面积为:S=PM·PQ =·a·sin·sin(-) =·a[cos(-)-cos]≤·a·(1-) =a,
当=时,cos(-) = 1,S取得最大值a.
方案二,如图2,矩形有两个顶点分别在扇形的两条半径OA、OB上,
设∠AOM =,∠MRA =×=,∠MRO =,由正弦定理,得:=,
即RM = 2a·sin,
又=,∴OR = 2a·sin(-),∴矩形的MPQR的面积为:
S= MR·PQ = 4a·sin·sin(-) = 2a·[cos(-)-cos]
≤2a·(1-) = (2-)a.
即在此状况下,∠AOM ==时,可求出M点,然后作出MPQR面积为最大.
由于S-S=a-(2-)a=(-12)>0,所以第一种方案能使裁出的矩形面积最大,即∠AOP ==,使P取在AB弧中点,分别向扇形的一条半径作垂线及平行线得到矩形MPQR,即为最大矩形.
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