高考文科数学专题复习练习2三角函数的概念
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三角函数的概念
1.(2015宁夏银川二中一模,文3,三角函数的概念,选择题)已知α是第二象限角,P(x,5)为其终边上一点,且cos α=24x,则x的值是( )
A.3 B.±3 C.-2 D.-3
解析:依题意,xx2+5=2x4,解得x=±3,
又α是第二象限角,故x=-3,故选D.
答案:D
48
同角三角函数的基本关系
1.(2015山西太原二模,文4,同角三角函数的基本关系,选择题)已知sin α+cos α=2,α∈(0,π),则tan α=( )
A.-1 B.-22 C.22 D.1
解析:由sin α+cos α=2得(sin α+cos α)2
=1+2sin αcos α=2,
即2sin αcos α=1,
又因为α∈(0,π),则当cos α=0时,sin α=1,不符合题意.
所以cos α≠0,所以2sinαcosαsin2α+cos2α=2tanαtan2α+1=1,解得tan α=1,故选D.
答案:D
2.(2015山西二测,文4,同角三角函数的基本关系,选择题)已知π2<α<π,sin α=255,则tan α=( )
A.12 B.-12 C.2 D.-2
解析:由题意得cos α=-1-sin2α=-55,
所以tan α=sinαcosα=-2,故选D.
答案:D
4.(2015山西大附中第五次月考,文4,同角三角函数的基本关系,选择题)已知sin θ=m-3m+5,cos θ=4-2mm+5π2<θ<π,则tanθ2等于( )
A.m-39-m B.m-39-m C.3 D.13
解析:因为sin2θ+cos2θ=1,
所以m-3m+52+4-2mm+52=1,
解得m=0,则tan θ=-34,
由-34=2tanθ21-tan2θ2,得tanθ2=3或tanθ2=-13,
又因为π4<θ2<π2,所以tanθ2=3,故选C.
答案:C
5.(2015河南郑州第三次质量检测,文13,同角三角函数的基本关系,填空题)已知△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且a=2,b=3,cos B=45,则sin A的值为 .
解析:因为cos B=45,所以sin B=35.
由正弦定理得353=sinA2,sin A=25.
答案:25
6.(2015甘肃兰州诊断,文13,同角三角函数的基本关系,填空题)已知α∈0,π2,cos α=45,则sin(π-α)= .
解析:依题意得sin α=1-cos2α=35,
sin(π-α)=sin α=35.
答案:35
7.(2015贵州八校二联,文13,同角三角函数的基本关系,填空题)已知cosα+π4=45,则sin 2α= .
解析:sin 2α=-cos2α+π2=-cos 2α+π4=1-2cos2α+π4=-725.
答案:-725
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诱导公式
1.(2015河北石家庄一模,文5,诱导公式,选择题)已知cos α=k,k∈R,α∈π2,π,则sin(π+α)=( )
A.-1-k2 B.1-k2
C.-k D.±1-k2
解析:因为α∈π2,π,所以sin α>0,
则sin(π+α)=-sin α=-1-cos2α=-1-k2,故选A.
答案:A
2.(2015河北石家庄二检,文1,诱导公式,选择题)sin(-750°)的值为( )
A.32 B.-32 C.12 D.-12
解析:利用诱导公式求解.sin(-750°)=sin(-30°)=-sin 30°=-12,故选D.
答案:D
4.(2015黑龙江哈尔滨第三中学二模,文1,诱导公式,选择题)cos 240°=( )
A.12 B.-12 C.32 D.-32
解析:利用诱导公式求解.
cos 240°=cos(180°+60°)=-cos 60°=-12,故选B.
答案:B
5.(2015东北三省四市一联,文14,诱导公式,填空题)已知tan(3π-x)=2,则2cos2x2-sinx-1sinx+cosx= .
解析:tan(3π-x)=tan(-x)=-tan x=2,
故tan x=-2.
故2cos2x2-sinx-1sinx+cosx=cosx-sinxsinx+cosx=1-tanxtanx+1=-3.
答案:-3
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三角函数的定义域、值域、最值
1.(2015河北唐山一模,文10,三角函数的定义域、值域、最值,选择题)函数f(x)=|sin x|+2|cos x|的值域为( )
A.[1,2] B.[5,3] C.[2,5] D.[1,5]
解析:对任意x∈R,存在k∈Z和t∈0,π2,使x=kπ+t或x=kπ-t,
则f(x)=|sin x|+2|cos x|=|sin t|+2|cos t|
=sin t+2cos t,t∈0,π2,
即f(x)的值域可以转化为当x∈0,π2时的值域.
因为f(t)=5sin(t+φ),其中tan φ=2,
则φ∈π3,π2,t+φ∈φ,π2+φ,
当t+φ=π2时,f(t)有最大值5,
当t+φ=π2+φ时,即t=π2时,f(t)有最小值1,
故f(x)的值域为[1,5],故选D.
答案:D
2.(本小题满分12分)(2015山西二测,文17,三角函数的定义域、值域、最值,解答题)已知函数f(x)=3sin xcos x+cos2x-12.
(1)求函数f(x)的最小正周期和对称轴;
(2)当x∈0,π2时,求f(x)的取值范围.
解:(1)f(x)=3sin xcos x+cos2x-12
=32sin 2x+12cos 2x
=sin2x+π6,(3分)
令2x+π6=π2+kπ(k∈Z),则x=π6+kπ2(k∈Z),(5分)
∴函数f(x)的最小正周期为π,对称轴为x=π6+kπ2(k∈Z).(6分)
(2)∵x∈0,π2,∴π6≤2x+π6≤7π6,(8分)
则当2x+π6=π2,即x=π6时,f(x)取得最大值1,(9分)
当2x+π6=7π6,即x=π2时,f(x)取得最小值-12,(10分)
∴f(x)的取值范围是-12,1.(12分)
3.(本小题满分12分)(2015黑龙江哈尔滨第六中学二模,文17,三角函数的定义域、值域、最值,解答题)在锐角△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且2b-ca=cosCcosA.
(1)求角A的大小;
(2)求函数y=3sin B+sinC-π6的值域.
解:(1)∵2b-ca=cosCcosA,
∴(2sin B-sin C)cos A=sin Acos C.
∴2sin Bcos A=sin Acos C+sin Ccos A
=sin(A+C)=sin B.
∵sin B≠0,∴cos A=12.
∵A为锐角,∴A=π3.(6分)
(2)∵A=π3,∴C=2π3-B.
∴y=3sin B+sin2π3-B-π6
=3sin B+cos B=2sinB+π6.(8分)
∵△ABC为锐角三角形,∴0
0,②
因为φ∈(0,2π),由①②可得φ=π6,
所以f(x)=sin2x+π6.
由2kπ-π2≤2x+π6≤2kπ+π2(k∈Z),kπ-π3≤x≤kπ+π6(k∈Z),故选B.
答案:B
3.(2015东北三省四市二联,文13,三角函数的单调性,填空题)函数y=12sin x+32cos xx∈0,π2的单调递增区间是 .
解析:化简解析式后结合正弦函数的图象求解.
y=12sin x+32cos x=sinx+π3,x∈0,π2的单调递增区间即为0≤x+π3≤π2与x∈0,π2的交集,所以单调递增区间为0,π6.
答案:0,π6
4.(本小题满分12分)(2015吉林省吉林市二调,文17,三角函数的单调性,解答题)已知f(x)=32sin 2x+cos2x-32.
(1)求函数f(x)的最小正周期及单调递增区间;
(2)当x∈0,π2时,方程f(x)-m=0有实数解,求实数m的取值范围.
解:(1)∵f(x)=32sin 2x+cos2x-32,
∴f(x)=32sin 2x+cos2x+12-32.
∴f(x)=32sin 2x+12cos 2x-1=sin2x+π6-1.(3分)
∴最小正周期T=2π2=π.(4分)
令2kπ-π2≤2x+π6≤2kπ+π2,k∈Z,
则x∈-π3+kπ,π6+kπ,k∈Z.
∴函数f(x)的单调递增区间为
-π3+kπ,π6+kπ,k∈Z.(6分)
(2)∵x∈0,π2,∴2x+π6∈π6,7π6.(8分)
∴f(x)=sin2x+π6-1∈-32,0.(10分)
又方程f(x)-m=0有实数解,∴m∈-32,0.(12分)
5.(本小题满分12分)(2015辽宁重点中学协作体模拟,文17,三角函数的单调性,解答题)已知函数f(x)=2cos(ωx+φ)ω>0,0<φ<π2的最小正周期为π,点5π24,0为函数f(x)的图象的一个对称中心.
(1)求函数f(x)的单调递增区间;
(2)在△ABC中,a,b,c分别为角A,B,C的对应边,若f-A2=2,a=3,求b+c的最大值.
解:(1)∵f(x)的最小正周期T=π,∴ω=2.
∵5π24,0为f(x)的图象的对称中心,
∴2×5π24+φ=kπ+π2(k∈Z)且0<φ<π2.
∴φ=π12.∴f(x)=2cos2x+π12.(4分)
令2kπ-π≤2x+π12≤2kπ,则kπ-13π24≤x≤kπ-π24.
故函数f(x)的单调递增区间为kπ-13π24,kπ-π24,k∈Z.(6分)
(2)∵f-A2=2cosA-π12=2,
∴cosA-π12=22.
∵-π120,|φ|<π2的部分图象如图所示,则y=fx+π6取得最小值时x的集合为( )
A.xx=kπ-π6,k∈Z
B.xx=kπ-π3,k∈Z
C.xx=2kπ-π6,k∈Z
D.xx=2kπ-π3,k∈Z
解析:依题意得T=2πω=47π12-π3=π,ω=2,fπ3=cosφ+π6=1.
又|φ|<π2,因此φ=-π6.
当fx+π6=cos2x-π3取得最小值时,
2x-π3=2kπ-π,k∈Z,即x=kπ-π3,k∈Z,故选B.
答案:B
5.(2015江西三校联考,文9,三角函数的图象与变换,选择题)已知角φ的终边经过点P(-4,3),函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0)的图象的相邻两条对称轴之间的距离等于π2,则fπ4的值为( )
A.35 B.45 C.-35 D.-45
解析:依题意得T=2πω=2×π2,ω=2,
fπ4=sinπ2+φ=cos φ=-45,故选D.
答案:D
6.(2015东北三省四市一联,文7,三角函数的图象与变换,选择题)将函数f(x)=cos 2x的图象向右平移π4个单位后得到函数g(x),则g(x)具有性质( )
A.最大值为1,图象关于直线x=π2对称
B.在0,π4上单调递增,为奇函数
C.在-3π8,π8上单调递增,为偶函数
D.周期为π,图象关于点3π8,0对称
解析:依题意,g(x)=cos2x-π4=cos2x-π2=sin 2x,
故函数g(x)图象的对称轴为x=π4+kπ2(k∈Z),故A错误;
因为g(-x)=-sin 2x=-g(x),故函数g(x)为奇函数,函数g(x)在-3π8,-π4上单调递减,
在-π4,π4上单调递增,故B正确,C错误;
因为g3π8=sin3π4=22≠0,故D错误.
综上所述,选B.
答案:B
7.(2015河北石家庄一模,文6,三角函数的图象与变换,选择题)函数f(x)=tan ωx(ω>0)的图象的相邻两支截直线y=2所得线段长为π2,则fπ6的值是( )
A.-3 B.33 C.3 D.1
解析:因为f(x)=tan ωx(ω>0)的图象的相邻两支截直线y=2所得线段长为π2,
所以函数f(x)的最小正周期为π2,πω=π2,ω=2,
则f(x)=tan 2x,fπ6=tanπ3=3,故选C.
答案:C
8.(2015甘肃兰州实战,文10,三角函数的图象与变换,选择题)定义运算:a1 a2a3 a4=a1a4-a2a3,若将函数f(x)=3 sinx1 cosx的图象向左平移m(m>0)个单位长度后,所得图象关于y轴对称,则m的最小值是( )
A.5π6 B.π8 C.π3 D.2π3
解析:将函数f(x)=3cos x-sin x=2cosx+π6的图象向左平移m个单位长度后得到的曲线y=2cosx+m+π6的图象关于y轴对称,
于是有m+π6=kπ,即m=kπ-π6,其中k∈Z.
因此正数m的最小值是5π6,故选A.
答案:A
9.(2015贵州贵阳高三适应性检测考试(二),文4,三角函数的图象与变换,选择题)函数f(x)=sinx-π3的图象的一条对称轴方程为( )
A.x=π3 B.x=π6
C.x=-π3 D.x=-π6
解析:当x=-π6时,x-π3=-π2,f(x)取最小值,所以x=-π6是其一条对称轴,故选D.
答案:D
10.(2015东北三省三校二联,文9,三角函数的图象与变换,选择题)将函数f(x)=3cos2x2+12sin x-32的图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的12,再将所得图象向右平移π3个单位长度得到函数g(x),则函数g(x)的解析式为( )
A.g(x)=cosx2
B.g(x)=-sin 2x
C.g(x)=sin2x-π3
D.g(x)=sinx2+π6
解析:依题意得f(x)=3(1+cosx)2+12sin x-32=sinx+π3,
将函数y=f(x)的图象上所有点的横坐标变为原来的12,得到曲线f(2x)=sin2x+π3,
再将所得曲线向右平移π3个单位长度,得到g(x)=sin2x-π3+π3=sin2x-π3,故选C.
答案:C
11.(2015江西南昌一模,文10,三角函数的图象与变换,选择题)如图,M(xM,yM),N(xN,yN)分别是函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象与两条直线l1:y=m,l2:y=-m(A≥m≥0)的两个交点,记S=|xN-xM|,则S(m)的图象大致是( )
解析:利用排除法求解.
由题意可得sin(ωxM+φ)=sin(-ωxN-φ),
则结合图象可得(ωxM+φ)+(-ωxN-φ)=π+2kπ,
所以S(m)=|xM-xN|=π+2kπω是一个与m无关的常数函数,故选C.
答案:C
12.
(2015江西赣州摸底考试,文11,三角函数的图象与变换,选择题)如图是函数f(x)=Asin(2x+φ)A>0,|φ|≤π2
图象的一部分,对不同的x1,x2∈[a,b],若f(x1)=f(x2),有f(x1+x2)=3,则φ的值为( )
A.π12 B.π6
C.π4 D.π3
解析:由图象易知A=2,则由图象知fa+b2=2,
即2sin(a+b+φ)=2,
所以sin(a+b+φ)=1.
所以a+b+φ=2kπ+π2,
即a+b=2kπ+π2-φ(k∈Z).
又因为f(x1)=f(x2),所以由三角函数的对称性知x1+x2=a+b,
于是由f(x1+x2)=3,得f(a+b)=3,
即2sin[2(a+b)+φ]=3,
所以2sin22kπ+π2-φ+φ=3.
所以sin φ=32.
所以φ=π3.故选D.
答案:D
13.(2015河北石家庄一检,文15,三角函数的图象与变换,填空题)已知函数f(x)=3sin 2x+cos 2x,若f(x-φ)的图象关于y轴对称0<φ<π2,则φ= .
解析:由题意得f(x)=2sin2x+π6,
则f(x-φ)=2sin2x+π6-2φ,
因为其图象关于y轴对称,
所以π6-2φ=π2+kπ,k∈Z.
又因为0<φ<π2,所以φ=π3.
答案:π3
15.(2015山西太原模拟(一),文6,三角函数的图象与变换,选择题)已知函数f(x)=sinωx+π4(ω>0)的最小正周期为π,则函数f(x)的图象( )
A.关于直线x=π4对称
B.关于直线x=π8对称
C.关于点π4,0对称
D.关于点π8,0对称
解析:结合三角函数图象求解.
由函数f(x)=sinωx+π4,ω>0的最小正周期是π得2πω=π,ω=2,
则f(x)=sin2x+π4,fπ4=sinπ2+π4=22,排除A,C;
fπ8=sinπ2=1,所以f(x)的图象关于直线x=π8对称,故选B.
答案:B
16.(2015河南郑州第二次质量检测,文5,三角函数的图象与变换,选择题)将函数f(x)=cos x-3sin x(x∈R)的图象向左平移a(a>0)个单位长度后,所得到的图象关于原点对称,则a的最小值是( )
A.π12 B.π6 C.π3 D.5π6
解析:将函数f(x)=-2sinx-π6的图象向左平移a个单位后得到的曲线y=-2sinx+a-π6关于原点对称,于是有a-π6=kπ,即a=kπ+π6,其中k∈Z,因此正数a的最小值是π6,故选B.
答案:B
17.(2015河南高考适应性测试,文7,三角函数的图象与变换,选择题)把函数y=2sin x图象上各点的横坐标缩短为原来的12,然后把所得的图象再向右平移π6个单位,则所得图象对应的函数解析式为( )
A.y=2sin12x+π6
B.y=2sin2x-π3
C.y=2sin12x-π3
D.y=2sin2x+π3
解析:函数y=2sin x的图象上各点的横坐标缩短为原来的12得到函数y=2sin 2x的图象,
将函数y=2sin 2x的图象向右平移π6个单位得到函数y=2sin 2x-π6=2sin2x-π3.故选B.
答案:B
18.(2015河南适应性模拟练习,文4,三角函数的图象与变换,选择题)在2kπ+π2,2kπ+π,k∈Z上存在零点的函数是( )
A.y=sin 2x B.y=cos 2x
C.y=tan 2x D.y=sin2x
解析:当x∈2kπ+π2,2kπ+π时,sin 2x<0,sin2x>0恒成立,
若tan 2x=0,则2x=kπ,x=kπ2,
所以y=tan 2x在x∈2kπ+π2,2kπ+π上不存在零点,
当x=2kπ+3π4时,cos 2x=0,故选B.
答案:B
19.(2015河南六市一联,文8,三角函数的图象与变换,选择题)将奇函数f(x)=Asin(ωx+φ)A≠0,ω>0,-π2<φ<π2
的图象向左平移π6个单位得到的图象关于原点对称,则ω的值可以为( )
A.6 B.3 C.4 D.2
解析:利用三角函数图象变换求解.
由函数y=Asin(ωx+φ),-π2<φ<π2是奇函数,
得φ=0,则y=Asin ωx,ω>0向左平移π6个单位得到y=Asinωx+π6=Asinωx+πω6,ω>0.
其图象关于原点对称,所以πω6=kπ,k∈N*,ω=6k,k∈N*,
当k=1时,ω=6,故选A.
答案:A
20.(2015河南平顶山、许昌、新乡二调,文9,三角函数的图象与变换,选择题)函数f(x)=sinωx+π3(ω>0)的图象的相邻两条对称轴间的距离是π2.若将函数f(x)图象向右平移π6个单位,得到函数g(x)的解析式为( )
A.g(x)=sin4x+π6
B.g(x)=sin4x-π3
C.g(x)=sin2x+π6
D.g(x)=sin 2x
解析:利用图象变换法则求解.
由题意可得函数f(x)的最小正周期为T=π=2πω,
所以ω=2.
将f(x)=sin2x+π3向右平移π6个单位后即得g(x)=sin2x-π6+π3=sin 2x的图象,故选D.
答案:D
21.(2015辽宁重点中学协作体模拟,文4,三角函数的图象与变换,选择题)函数f(x)=sin2x+π3所对应的图象向左平移π4个单位后的图象与y轴距离最近的对称轴方程为( )
A.x=π3 B.x=-π6
C.x=-π24 D.x=11π24
解析:依题意,当2x+π3=kπ,即x=kπ2-π6,k∈Z时,y=fx+π4=cos2x+π3取得最值,
因此,所求的直线方程是x=-π6,故选B.
答案:B
22.(2015辽宁东北育才学校五模,文10,三角函数的图象与变换,选择题)将函数y=sin2x+π6的图象向左平移π6个单位,再向上平移1个单位,所得图象的函数解析式是( )
A.y=2cos2x B.y=2sin2x
C.y=1+sin2x+π3 D.y=cos 2x
解析:将函数y=sin2x+π6的图象向左平移π6个单位,得到函数y=sin2x+π6+π6=cos 2x的图象,
再向上平移1个单位,得到函数y=cos 2x+1的图象.
因为y=cos 2x+1=2cos2x,故选A.
答案:A
23.(2015宁夏银川二中一模,文7,三角函数的图象与变换,选择题)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)+cos(ωx+φ)ω>0,|φ|<π2的最小正周期是π且满足f(-x)=f(x),则( )
A.f(x)在0,π2上单调递增
B.f(x)在π4,3π4上单调递减
C.f(x)在0,π2上单调递减
D.f(x)在π4,3π4上单调递增
解析:依题意,f(x)=sin(ωx+φ)+cos(ωx+φ)
=2sinωx+φ+π4,
故2πω=π,ω=2,f(x)=2sin2x+φ+π4.
又函数为偶函数,且|φ|<π2,
故φ=π4,f(x)=2sin2x+π2=2cos 2x,
故函数f(x)在0,π2上单调递减,故选C.
答案:C
24.(2015吉林长春质量监测(二),文9,三角函数的图象与变换,选择题)已知函数f(x)=32sin 2x+12cos 2x,若其图象是由y=sin 2x的图象向左平移φ(φ>0)个单位得到的,则φ的最小值为( )
A.π6 B.5π6 C.π12 D.5π12
解析:f(x)=sin2x+π6,函数y=sin 2x的图象向左平移φ(φ>0)个单位后的解析式为y=sin(2x+2φ),
从而φ=π12+kπ(k∈N),有φ的最小值为π12,故选C.
答案:C
25.(2015广西柳州3月模拟,文5,三角函数的图象与性质,选择题)设g(x)的图象是将函数f(x)=cos 2x向左平移π3个单位得到的,则gπ6等于( )
A.1 B.-12 C.0 D.-1
解析:依题意得g(x)=fx+π3,gπ6=fπ6+π3=fπ2=cos π=-1,故选D.
答案:D
27.(2015贵州适应性考试,文7,三角函数的图象与变换,选择题)函数y=sin 2x-cos 2x的一条对称轴为( )
A.x=π4 B.x=-π4
C.x=π8 D.x=-π8
解析:函数y=2sin2x-π4,令2x-π4=π2+kπ,k∈Z,则其对称轴为x=3π8+kπ2,k∈Z,当k=-1时,x=-π8,故选D.
答案:D
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函数y=Asin(ωx+φ)图象及性质的应用
1.(2015河南郑州第三次质量检测,文9,函数y=Asin(ωx+φ)图象及性质的应用,选择题)若函数f(x)=2sinπ6x+π3
(-20)图象的相邻的两条对称轴之间的距离为π2.
(1)求函数f(x)在0,π2上的值域;
(2)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sin Asin B+sin Bsin C+cos 2B=1,且f(C)=0,求三边长之比a∶b∶c.
解:(1)∵函数f(x)=sinωx-π3图象的相邻的两条对称轴之间的距离为π2.
∴12·2πω=π2.∴ω=2,即f(x)=sin2x-π3.
当0≤x≤π2时,-π3≤2x-π3≤2π3.
故当x=0时,f(x)min=-32;
当x=5π12时,f(x)max=1,故所求值域为-32,1.(6分)
(2)∵sin Asin B+sin Bsin C+cos 2B=1,
∴sin B(sin A+sin C)=2sin2B.
但sin B≠0,sin A+sin C=2sin B,
由正弦定理得a+c=2b.
∵f(C)=0,∴sin2C-π3=0.
又00,x∈R,f(x)=a·b-12,且f(x)的最小正周期是π,设△ABC三个角A,B,C的对边分别为a,b,c.
(1)求ω的值;
(2)若c=7,f(C)=12,sin B=3sin A,求a,b的值.
解:(1)f(x)=a·b-12=3sin ωxcos ωx+cos2ωx-12
=32sin 2ωx+12cos 2ωx
=sin2ωx+π6,
由T=2π2ω=πω=π得ω=1.(6分)
(2)∵f(C)=sin2C+π6=12,
∴2C+π6=π6(舍去)或2C+π6=5π6.∴C=π3.
由余弦定理知7=a2+b2-2abcosπ3,
即a2+b2-ab=7.①
∵sin B=3sin A,∴由正弦定理得b=3a.②
由①②解得a=1,b=3.(12分)
43.(本小题满分12分)(2015广西桂林、防城港一联,文17,利用正弦定理、余弦定理解三角形,解答题)如图所示的四边形ABCD中,已知AB⊥AD,∠ABC=120°,∠ACD=60°,AD=27,设∠ACB=θ,C点到AD的距离为h.
(1)求h(用θ表示);
(2)求AB+BC的最大值.
解:(1)由已知得∠ADC=360°-(90°+120°+60°+θ)=90°-θ.(1分)
在△ACD中,ADsin∠ACD=ACsin∠ADC,(3分)
∴AC=27cosθsin60°=183cos θ.(4分)
又∠CAD=30°+θ,且0°<θ<60°,
∴h=AC·sin∠CAD=183cos θsin(30°+θ)(0°<θ<60°).(6分)
(2)在△ABC中,AB=ACsinθsin120°=18sin 2θ,(7分)
BC=ACsin(60°-θ)sin120°=36cos θsin(60°-θ)
=93+93cos 2θ-9sin 2θ,(8分)
∴AB+BC=93+93cos 2θ+9sin 2θ=93+18sin(2θ+60°).(10分)
∵0°<θ<60°,(11分)
∴当θ=15°时,AB+BC取得最大值93+18.(12分)
44.(本小题满分12分)(2015辽宁东北育才学校五模,文17,利用正弦定理、余弦定理解三角形,解答题)已知△ABC是斜三角形,内角A,B,C所对的边的长分别为a,b,c.已知csin A=3acos C.
(1)求角C;
(2)若c=21,且sin C+sin(B-A)=5sin 2A,求△ABC的面积.
解:(1)由正弦定理asinA=csinC得csin A=asin C,
∵csin A=3acos C.∴asin C=3acos C.
∴tan C=sinCcosC=3.
∵C∈(0,π),∴C=π3.(6分)
(2)∵sin C+sin(B-A)=5sin 2A,C=π3,
且sin C=sin(A+B),
∴sin(A+B)+sin(B-A)=5sin 2A.
∴2sin Bcos A=2×5sin Acos A.
∵△ABC为斜三角形,∴cos A≠0.
∴sin B=5sin A.
由正弦定理可知b=5a,①
由余弦定理c2=a2+b2-2abcos C得21=a2+b2-2ab×12.②
由①②解得a=1,b=5,
∴S△ABC=12absin C=12×1×5×32=534.(12分)
45.(本小题满分12分)(2015黑龙江哈尔滨第三中学二模,文17,利用正弦定理、余弦定理解三角形,解答题)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且asin B+3acos B=3c.
(1)求A的大小;
(2)若c=3b,求tan C的值.
解:(1)由asin B+3acos B=3c得
sin Asin B+3sin Acos B=3sin C,(2分)
sin Asin B+3sin Acos B=3sin(A+B),
sin Asin B=3cos Asin B,(4分)
tan A=3,A=π3.(6分)
(2)a2=b2+c2-2bccos A=7b2,(8分)
cos C=a2+b2-c22ab=-127,(10分)
sin C=3327,tan C=-33.(12分)
46.(2015黑龙江哈尔滨第六中学二模,文16,利用正弦定理、余弦定理解三角形,填空题)在△ABC中,2sin2A2=3sin A,sin(B-C)=2cos Bsin C,则ACAB= .
解析:因为2sin2A2=3sin A,
所以2sin2A2=23sinA2cosA2,tanA2=3,A∈(0,π),
解得A=2π3.
由sin(B-C)=2cos Bsin C,得sin Bcos C-cos Bsin C=2cos Bsin C,sin Bcos C=3cos Bsin C,
由正弦定理和余弦定理得b·a2+b2-c22ab=3c·a2+c2-b22ac.
整理得a2+2c2=2b2.
又因为a2=b2+c2-2bc-12,
所以a2=b2+c2+bc,
消去a2得b2-bc-3c2=0,
所以bc=1+132.
答案:1+132
47.(2015宁夏银川二中一模,文10,利用正弦定理、余弦定理解三角形,选择题)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若b2+c2-a2=3bc,且b=3a,则下列关系一定不成立的是( )
A.a=c B.b=c
C.2a=c D.a2+b2=c2
解析:因为b2+c2-a2=3bc,
故cos A=b2+c2-a22bc=32,故A=30°,
又b=3a,故sin B=3sin A=32,
故B=60°或B=120°.
当B=60°时,C=90°,
此时△ABC为直角三角形,故a2+b2=c2,且2a=c;
当B=120°时,C=30°,此时△ABC为等腰三角形,故a=c.
综上所述,b=c不成立,故选B.
答案:B
48.(本小题满分12分)(2015贵州八校二联,文17,利用正弦定理、余弦定理解三角形,解答题)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,向量m=(a+b,sin A-sin C),向量n=(c,sin A-sin B),且m∥n.
(1)求角B的大小;
(2)设BC的中点为D,且AD=3,求a+2c的最大值及此时△ABC的面积.
解:(1)因为m∥n,故有(a+b)(sin A-sin B)-c(sin A-sin C)=0,
由正弦定理可得(a+b)(a-b)-c(a-c)=0,
即a2+c2-b2=ac,
由余弦定理可知cos B=a2+c2-b22ac=ac2ac=12,
因为B∈(0,π),所以B=π3.(5分)
(2)设∠BAD=θ,则在△BAD中,
由B=π3可知θ∈0,2π3.
由正弦定理及AD=3有BDsinθ=ABsin2π3-θ=ADsinπ3=2,
所以BD=2sin θ,AB=2sin2π3-θ=3cos θ+sin θ,(7分)
所以a=2BD=4sin θ,c=AB=3cos θ+sin θ,
从而a+2c=23cos θ+6sin θ=43sinθ+π6.(8分)
由θ∈0,2π3可知θ+π6∈π6,5π6,
所以当θ+π6=π2.
即θ=π3时,a+2c取得最大值43.(10分)
此时a=23,c=3,所以S=12acsin B=332.(12分)