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2022版新高考数学二轮复习:第二部分-专题一-第2讲-三角恒等变换与解三角形-Word版含解析.doc

1、 第2讲 三角恒等变换与解三角形 [做真题] 题型一 三角恒等变换 1.(2019·高考全国卷Ⅱ)已知α∈,2sin 2α=cos 2α+1,则sin α=(  ) A.         B. C. D. 解析:选B.由2sin 2α=cos 2α+1,得4sin αcos α=1-2 sin2α+1,即2sin αcos α=1-sin2α.因为α∈,所以cos α=,所以2sin α=1-sin2 α,解得sin α=,故选B. 2.(2018·高考全国卷Ⅲ)若sin α=,则cos 2α=(  ) A.         B. C.- D.- 解析:选B.cos

2、 2α=1-2sin2α=1-2×=. 3.(2016·高考全国卷Ⅱ)若cos=,则sin 2α=(  ) A. B. C.- D.- 解析:选D.因为cos=coscos α+sin sin α=(sin α+cos α)=,所以sin α+cos α=,所以1+sin 2α=,所以sin 2α=-,故选D. 题型二 三角形中的边角计算问题 1.(2018·高考全国卷Ⅱ)在△ABC中,cos=,BC=1,AC=5,则AB=(  ) A.4 B. C. D.2 解析:选A.因为cos =,所以cos C=2cos2-1=2×-1=-.于是,在△ABC中,由余弦定理得AB2=A

3、C2+BC2-2AC·BC·cos C=52+12-2×5×1×=32,所以AB=4.故选A. 2.(2016·高考山东卷)△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,已知b=c,a2=2b2(1-sin A),则A=(  ) A. B. C. D. 解析:选C.由余弦定理得a2=b2+c2-2bccos A=2b2-2b2cos A,所以2b2(1-sin A)=2b2(1-cos A),所以sin A=cos A,即tan A=1,又0

4、-sin Bsin C. (1)求A; (2)若a+b=2c,求sin C. 解:(1)由已知得sin2B+sin2C-sin2A=sin Bsin C,故由正弦定理得b2+c2-a2=bc. 由余弦定理得cos A==. 因为0°<A<180°, 所以A=60°. (2)由(1)知B=120°-C,由题设及正弦定理得sin A+sin(120°-C)=2sin C,即+cos C+sin C=2sin C,可得cos(C+60°)=-. 由于0°<C<120°,所以sin(C+60°)=,故 sin C=sin(C+60°-60°) =sin(C+60°)cos 60°-

5、cos(C+60°)sin 60° =. 题型三  与三角形面积有关的问题 1.(2018·高考全国卷Ⅲ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若△ABC的面积为,则C=(  ) A. B. C. D. 解析:选C.根据题意及三角形的面积公式知absin C=,所以sin C==cos C,所以在△ABC中,C=. 2.(2019·高考全国卷Ⅱ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若b=6,a=2c,B=,则△ABC的面积为________. 解析:法一:因为a=2c,b=6,B=,所以由余弦定理b2=a2+c2-2accos B,得62=(2c)2+c

6、2-2×2c×ccos ,得c=2,所以a=4,所以△ABC的面积S=acsin B=×4×2×sin =6. 法二:因为a=2c,b=6,B=,所以由余弦定理b2=a2+c2-2accos B,得62=(2c)2+c2-2×2c×ccos ,得c=2,所以a=4,所以a2=b2+c2,所以A=,所以△ABC的面积S=×2×6=6. 答案:6 3.(2019·高考全国卷Ⅲ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知asin =bsin A. (1)求B; (2)若△ABC为锐角三角形,且c=1,求△ABC面积的取值范围. 解:(1)由题设及正弦定理得 sin Asin=

7、sin Bsin A. 因为sin A≠0,所以sin=sin B. 由A+B+C=180°,可得sin=cos,故cos=2sincos. 因为cos≠0,故sin=,因此B=60°. (2)由题设及(1)知△ABC的面积S△ABC=a. 由正弦定理得a===+. 由于△ABC为锐角三角形,故0°

8、正弦、余弦、正切公式,二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系. (2)能运用上述公式进行简单的恒等变换. 2.解三角形 (1)通过对任意三角形边长和角度关系的探索,掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题. (2)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.    三角恒等变换与求值 [考法全练] 1.(2019·高考全国卷Ⅰ)tan 255°=(  ) A.-2-       B.-2+ C.2- D.2+ 解析:选D.由正切函数的周期性可知,tan 255°=tan(180°+75°)=tan 75°=

9、tan(30°+45°)==2+,故选D. 2.(一题多解)(2019·福建五校第二次联考)已知cos=,则sin 2α=(  ) A. B.- C. D.- 解析:选C.法一:因为cos=,所以sin 2α=sin=cos 2=2cos2-1=2×-1=.故选C. 法二:令-α=θ,则α=-θ,cos θ=,所以sin 2α=sin 2=sin=cos 2θ=2cos2θ-1=2×-1=.故选C. 法三:因为cos=,所以(cos α+sin α)=,所以cos α+sin α=,平方得1+sin 2α=,得sin 2α=.故选C. 3.已知α∈,tan α=2,则cos=__

10、. 解析:因为α∈,tan α=2,所以sin α=,cos α=,所以cos=cos αcos+sin αsin =×=. 答案: 4.(2019·贵州黔东南一模改编)已知sin α+3cos α=-,则tan 2α=________,tan=________. 解析:因为(sin α+3cos α)2=sin2α+6sin αcos α+9cos2α=10(sin2α+cos2α),所以9sin2α-6sin αcos α+cos2α=0,则(3tan α-1)2=0,即tan α=,所以tan 2α==,tan==2. 答案: 2 三角恒等变换要遵循的“三看

11、原则 一看“角”,通过看角之间的差别与联系,把角进行合理的拆分;二看“函数名称”,是需进行“切化弦”还是“弦化切”等,从而确定使用的公式;三看“结构特征”,了解变式或化简的方向.     三角形的基本量的计算 [典型例题] 命题角度一 求解三角形中的角 (1)(2019·江西七校第一次联考)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知b=a(cos C+sin C),a=2,c=,则角C=(  ) A.          B. C. D. (2)已知△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且bcos C+bsin C=a. ①求角B的大小; ②若

12、BC边上的高等于a,求cos A的值. 【解】 (1)选D.由b=a, 得sin B=sin A. 因为sin B=sin=sin(A+C), 所以sin Acos C+cos Asin C=sin Acos C+sin Asin C(sin C≠0),即cos A=sin A,所以tan A=.因为0

13、即sin Bcos C+sin Bsin C=sin Bcos C+cos Bsin C, 因为sin C≠0,所以sin B=cos B. 因为B∈(0,π),所以B=. ②设BC边上的高为AD,则AD=a. 因为B=,所以BD=AD=a, 所以CD=a, 所以AC==a,AB=a. 由余弦定理得cos A==-. 利用正、余弦定理求三角形角的方法 (1)已知两边及其夹角,先由余弦定理求第三边,再由正弦定理求角. (2)已知三边,直接由余弦定理求角. (3)已知两边及其中一边的对角,先由正弦定理求另一边的对角,再由三角形内角和求第三角. [技能] 利用正、余弦

14、定理求角时的两个失分点:(1)已知两边及其中一边的对角求其他角时,有一解、两解的情况,容易把握不准而出错;(2)在变形时,直接两边约去公因式,没有移项后提公因式,产生漏解.  命题角度二 求解三角形中的边与面积 如图所示,在△ABC中,点D为BC边上一点,且BD=1,E为AC的中点,AE=,cos B=,∠ADB=. (1)求AD的长; (2)求△ADE的面积. 【解】 (1)在△ABD中,因为cos B=,B∈(0,π), 所以sin B===, 所以sin∠BAD=sin(B+∠ADB)=×+×=. 由正弦定理知=,得AD===2. (2)由(1)知AD=2,依题意得

15、AC=2AE=3,在△ACD中,由余弦定理得AC2=AD2+DC2-2AD·DCcos∠ADC,即9=4+DC2-2×2×DCcos, 所以DC2-2DC-5=0,解得DC=1+(负值舍去), 所以S△ACD=AD·DCsin∠ADC=×2×(1+)×=, 从而S△ADE=S△ACD=. 利用余弦定理求边,一般是已知三角形的两边及其夹角.利用正弦定理求边,必须知道两角及其中一边,如该边为其中一角的对边,要注意解的多样性与合理性.而三角形的面积主要是利用两边与其夹角的正弦值求解. [技能] 三角形的面积主要是利用S=absin C求解,有时可以直接利用余弦定理求出ab的整体值再求面

16、积,而不必分别求出a,b的值.  [对点训练] 1.(一题多解)(2019·广州市综合检测一)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c已知ccos B=(3a-b)cos C. (1)求sin C的值; (2)若c=2,b-a=2,求△ABC的面积. 解:(1)法一:因为ccos B=(3a-b)cos C, 所以由正弦定理得sin Ccos B=(3sin A-sin B)cos C, 即sin Ccos B+sin Bcos C=3sin Acos C, 所以sin(B+C)=3sin Acos C, 由于A+B+C=π,所以sin(B+C)=sin(π-A)=s

17、in A, 则sin A=3sin Acos C. 因为0

18、c2=a2+b2-2abcos C, 及c=2,cos C=,得a2+b2-ab=24. 又b-a=2, 所以a=3,b=5. 所以△ABC的面积S=absin C=×15×=5. 2.(2019·郑州市第一次质量预测)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知△ABC的面积为S,且满足sin B=. (1)求sin Asin C; (2)若4cos Acos C=3,b=,求△ABC的周长. 解:(1)由三角形的面积公式可得S=bcsin A, 又sin B=,所以2bcsin Asin B=b2, 即2csin Asin B=b,由正弦定理可得2sin Csi

19、n Asin B=sin B, 因为sin B≠0,所以sin Asin C=. (2)因为4cos Acos C=3,所以cos Acos C=, 所以cos Acos C-sin Asin C=-=, 即cos(A+C)=,所以cos B=-, 因为0

20、命题角度一 以平面几何为载体的解三角形问题 (2019·洛阳尖子生第二次联考)如图,在平面四边形ABCD中,∠ABC为锐角,AD⊥BD,AC平分∠BAD,BC=2,BD=3+,△BCD的面积S=. (1)求CD; (2)求∠ABC. 【解】 (1)在△BCD中,S=BD·BC·sin∠CBD=, 因为BC=2,BD=3+, 所以sin∠CBD=. 因为∠ABC为锐角,所以∠CBD=30°. 在△BCD中,由余弦定理得CD2=BC2+BD2-2BC·BD·cos∠CBD=(2)2+(3+)2-2×2×(3+)×=9,所以CD=3. (2)在△BCD中,由正弦定理得=, 即=

21、解得sin∠BDC=. 因为BC

22、的最值或范围问题 (1)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,外接圆的半径为1,且=,则△ABC面积的最大值为________. (2)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且(a2+b2-c2)(acos B+bcos A)=abc,则c=________.若a+b=2,则c的取值范围为________. 【解析】 (1)因为=,所以=(2c-b),由正弦定理得sin Bsin Acos B=(2sin C-sin B)sin Bcos A,又sin B≠0,所以sin Acos B=(2sin C-sin B)cos A,所以sin Acos B+sin

23、 Bcos A=2sin Ccos A,即sin(A+B)=2sin Ccos A,即sin C=2sin Ccos A,又sin C≠0,所以cos A=,sin A=.设外接圆的半径为r,则r=1,由余弦定理得bc==b2+c2-a2=b2+c2-(2rsin A)2=b2+c2-3≥2bc-3(当且仅当b=c时,等号成立),所以bc≤3,所以S△ABC=bcsin A=bc≤.所以△ABC面积的最大值为. (2)由sin Acos B+sin Bcos A=sin(A+B)=sin C及正弦定理,可知acos B+bcos A=c,则由(a2+b2-c2)(acos B+bcos A)

24、=abc,得a2+b2-c2=ab,由余弦定理可得cos C=,则C=,B=-A, 由正弦定理==,得==,又a+b=2,所以+=2,即c==,因为A∈,所以A+∈,sin∈,则c∈[1,2). 【答案】 (1) (2) [1,2) 解三角形中的最值与范围问题主要有两种解决方法:一是利用基本不等式求得最大值或最小值;二是将所求式转化为只含有三角形某一个角的三角函数形式,结合角的范围确定所求式的范围.  [对点训练] 1.(2019·重庆市七校联合考试)如图,在平面四边形ABCD中,E为AB边上一点,连接CE,DE.CB=2,BE=1,∠B=∠CED=. (1)求sin∠A

25、ED的值; (2)若AB∥CD,求CD的长. 解:(1)在△BEC中,由余弦定理得,CE==,又=,所以sin∠BCE=, 因为∠B=∠CED,所以sin∠AED=sin∠BCE=. (2)因为AB∥CD,所以∠CDE=∠AED, 所以sin∠CDE=sin∠AED=, 在△CDE中,=,所以CD===7. 2.(2019·福建五校第二次联考)在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,且acos C=(2b-c)cos A. (1)求角A的大小; (2)若a=2,求△ABC面积的最大值. 解:(1)由正弦定理可得,sin Acos C=2sin Bcos A-sin

26、 Ccos A,  从而sin(A+C)=2sin Bcos A,即sinB=2sin BcosA. 又B为三角形的内角,所以sin B≠0,于是cos A=,又A为三角形的内角,所以A=. (2)由余弦定理a2=b2+c2-2bccos A,得4=b2+c2-2bc×≥2bc-bc,所以bc≤4(2+),所以S△ABC=bcsin A≤2+,故△ABC面积的最大值为2+. [A组 夯基保分专练] 一、选择题 1.已知sin(α+)=,<α<,则cos 2α的值为(  ) A.-         B.- C.- D.- 解析:选C.因为sin(α+)=,<α<,<α+<π

27、所以cos(α+)<0,可得cos(α+)=-,所以sin α=sin[(α+)-]=sin(α+)cos -cos(α+)sin =,cos 2α=1-2sin2α=1-=-,故选C. 2.(2019·高考全国卷Ⅰ)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知asin A-bsin B=4csin C,cos A=-,则=(  ) A.6 B.5 C.4 D.3 解析:选A.由题意及正弦定理得,b2-a2=-4c2,所以由余弦定理得,cos A===-,得=6.故选A. 3.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若c=2a,bsin B-asin A=asi

28、n C,则sin B为(  ) A. B. C. D. 解析:选A.由bsin B-asin A=asin C, 且c=2a,得b=a, 因为cos B===, 所以sin B= =. 4.(一题多解)在△ABC中,已知AB=,AC=,tan∠BAC=-3,则BC边上的高等于(  ) A.1 B. C. D.2 解析:选A.法一:因为tan∠BAC=-3,所以sin∠BAC=,cos∠BAC=-.由余弦定理,得BC2=AC2+AB2-2AC·AB·cos∠BAC=5+2-2×××=9,所以BC=3,所以S△ABC=AB·AC·sin∠BAC=×××=,所以BC边上的高h==

29、=1,故选A. 法二:因为tan∠BAC=-3,所以cos∠BAC=-<0,则∠BAC为钝角,因此BC边上的高小于,故选A. 5.如图,在△ABC中,∠C=,BC=4,点D在边AC上,AD=DB,DE⊥AB,E为垂足.若DE=2,则cos A等于(  ) A. B. C. D. 解析:选C.依题意得,BD=AD==,∠BDC=∠ABD+∠A=2∠A.在△BCD中,=,=×=,即=,由此解得cos A=. 6.(多选)下列命题中,正确的是(  ) A.在△ABC中,若A>B,则sin A>sin B B.在锐角三角形ABC中,不等式sin A>cos B恒成立 C.在△ABC中

30、若acos A-bcos B=0,则△ABC必是等腰直角三角形 D.在△ABC中,若B=60°,b2=ac,则△ABC必是等边三角形 解析:选ABD.对于A,在△ABC中,由正弦定理可得=,所以sin A>sin B⇔a>b⇔A>B,故A正确;对于B,在锐角三角形ABC中,A,B∈,且A+B>,则>A>-B>0,所以sin A>sin=cos B,故B正确;对于C,在△ABC中,由acos A=bcos B,利用正弦定理可得sin 2A=sin 2B,得到2A=2B或2A=π-2B,故A=B或A=-B,即△ABC是等腰三角形或直角三角形,故C错误;对于D,在△ABC中,若B=60°,b2

31、=ac,由余弦定理可得,b2=a2+c2-2accos B,所以ac=a2+c2-ac,即(a-c)2=0,解得a=c.又B=60°,所以△ABC必是等边三角形,故D正确.故选ABD. 二、填空题 7.(2019·济南联考改编)若tan(α+2β)=2,tan β=-3,则tan(α+β)=________,tan α=________. 解析:因为tan(α+2β)=2,tan β=-3, 所以tan(α+β)=tan(α+2β-β)===-1.tan α=tan(α+β-β)==. 答案:-1  8.已知a,b,c是△ABC中角A,B,C的对边,a=4,b∈(4,6),sin

32、2A=sin C,则c的取值范围为________. 解析:由=,得=,所以c=8cos A,因为16=b2+c2-2bccos A,所以16-b2=64cos2A-16bcos2A,又b≠4,所以cos2A===,所以c2=64cos2A=64×=16+4b.因为b∈(4,6),所以32

33、in2B=sin Asin C ①,又由已知,得cos(A-C)+cos(A+C)=,可得cos Acos C= ②,②-①,得-sin2B=-cos B,所以cos2B+cos B-=0,解得cos B=或cos B=-(舍去),所以B=60°,再由题得cos(A-C)=1,则A-C=0,即A=C,则a=c,所以△ABC为正三角形,则∠ACD=120°,AC=b,CD=2-b,故S△ACD=×b×(2-b)×≤=,当且仅当b=2-b,即b=1时取等号.故填. 法二:由题意知b2=ac,且cos(A-C)+cos(A+C)=,即cos Acos C+sin Asin C+cos Acos C

34、-sin Asin C=,即cos Acos C=,由余弦定理得·=,整理得b4-(a2-c2)2=b4,所以a2-c2=0,即a=c,又b2=ac,所以a=b=c,即△ABC为正三角形,所以S△ACD=S△ABD-S△ABC=×2×c×-c2=-(c-1)2+≤,当c=1时取等号,故填. 答案: 三、解答题 10.(2019·广东六校第一次联考)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a2+c2-b2=abcos A+a2cos B. (1)求角B; (2)若b=2,tan C=,求△ABC的面积. 解:(1)因为a2+c2-b2=abcos A+a2cos B,所以

35、由余弦定理,得2accos B=abcos A+a2cos B, 又a≠0,所以2ccos B=bcos A+acos B,由正弦定理,得 2sin Ccos B=sin Bcos A+sin Acos B =sin(A+B)=sin C, 又C∈(0,π),sin C>0,所以cos B=. 因为B∈(0,π),所以B=. (2)由tan C=,C∈(0,π),得sin C=,cos C=, 所以sin A=sin(B+C)=sin Bcos C+cos Bsin C=×+×=. 由正弦定理=,得a===6, 所以△ABC的面积为absin C=×6×2×=6. 11.(

36、2019·武汉模拟)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,A=2B,cos B=. (1)求sin C的值; (2)若角A的平分线AD的长为,求b的值. 解:(1)由cos B=及0

37、019·高考天津卷)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知b+c=2a,3csin B=4asin C. (1)求cos B的值; (2)求sin的值. 解:(1)在△ABC中,由正弦定理=,得bsin C=csin B,又由3csin B=4asin C,得3bsin C=4asin C,即3b=4a.又因为b+c=2a,得到b=a,c=a.由余弦定理可得cos B===-. (2)由(1)可得sin B==, 从而sin 2B=2sin Bcos B=-,cos 2B=cos2B-sin2B=-, 故sin=sin 2Bcos+cos 2Bsin =-×-×

38、=-. [B组 大题增分专练] 1.(2019·江西七校第一次联考)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知a(sin A-sin B)=(c-b)(sin C+sin B). (1)求角C; (2)若c=,△ABC的面积为,求△ABC的周长. 解:(1)由a(sin A-sin B)=(c-b)(sin C+sin B)及正弦定理,得a(a-b)=(c-b)(c+b), 即a2+b2-c2=ab. 所以cos C==,又C∈(0,π),所以C=. (2)由(1)知a2+b2-c2=ab,所以(a+b)2-3ab=c2=7, 又S=absin C=ab=, 所以

39、ab=6, 所以(a+b)2=7+3ab=25,a+b=5. 所以△ABC的周长为a+b+c=5+. 2.(一题多解)(2019·福州模拟)如图,在△ABC中,M是边BC的中点,cos∠BAM=, cos∠AMC=-. (1)求∠B的大小; (2)若AM=,求△AMC的面积. 解:(1)由cos∠BAM=, 得sin∠BAM=, 由cos∠AMC=-,得sin∠AMC=. 又∠AMC=∠BAM+∠B, 所以cos∠B=cos(∠AMC-∠BAM) =cos∠AMCcos∠BAM+sin∠AMCsin∠BAM =-×+× =-, 又∠B∈(0,π),所以∠B=.

40、 (2)法一:由(1)知∠B=, 在△ABM中,由正弦定理=, 得BM===. 因为M是边BC的中点, 所以MC=. 故S△AMC=AM·MC·sin∠AMC=×××=. 法二:由(1)知∠B=, 在△ABM中,由正弦定理=, 得BM===. 因为M是边BC的中点,所以S△AMC=S△ABM, 所以S△AMC=S△ABM=AM·BM·sin∠BMA=×××=. 3.(2019·昆明市质量检测)△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知2(c-acos B)=b. (1)求角A; (2)若a=2,求△ABC面积的取值范围. 解:(1)由2(c-acos

41、B)=b及正弦定理得2(sin C-sin Acos B)=sin B, 所以2sin(A+B)-2sin Acos B=sin B,即2cos Asin B=sin B, 因为sin B≠0,所以cos A=,又0

42、=2sin+. 因为0

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