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文档简介
Page新高考新结构命题下的解三角形解答题综合训练(10类核心考点精讲精练)在新课标、新教材和新高考的“三新”背景下,高考改革又一次具有深度的向前推进。这不仅仅是一场考试形式的变革,更是对教育模式和教育理念的全面革新。当前的高考试题设计,以“三维”减量增质为核心理念,力求在减少题目数量的同时,提升题目的质量和考查的深度。这具体体现在以下三个方面:三考题目设计着重考查学生的知识主干、学习能力和学科素养,确保试题能够全面、客观地反映学生的实际水平。三重强调对学生思维深度、创新精神和实际应用能力的考查,鼓励学生不拘泥于传统模式,展现个人的独特见解和创造力。三突出试题特别突出对学生思维过程、思维方法和创新能力的考查,通过精心设计的题目,引导学生深入思考和探索,培养逻辑思维和创新能力。面对新高考新结构试卷的5个解答题,每个题目的考查焦点皆充满变数,无法提前预知。解三角形版块作为一个重要的考查领域,其身影可能悄然出现在第15题中,作为一道13分的题目,难度相对较为适中,易于学生入手。然而,同样不能忽视的是,解三角形版块也可能被置于第16、17题这样的中等大题中,此时的分值将提升至15分,挑战学生的解题能力和思维深度,难度自然相应加大。面对如此多变的命题趋势,教师在教学备考过程中必须与时俱进。不仅要深入掌握不同题目位置可能涉及的知识点及其命题方式,更要能够灵活应对,根据试题的实际情况调整教学策略。本文基于新高考新结构试卷的特点,结合具体的导数解答题实例,旨在为广大师生提供一份详尽的导数解答题综合训练指南,以期在新高考中取得更好的成绩。考点一、面积及最值1.(2024·河南焦作·模拟预测)记的内角,,的对边分别为,,,已知点为线段上的一点,且,,.(1)求的值;(2)求面积的最大值.【答案】(1)(2)【分析】(1)由正弦定理和余弦定理即可求得.(2)由余弦定理、向量运算、三角形面积公式和基本不等式即可求出面积的最大值.【详解】(1)因为,,则,化简得,由余弦定理得,.(2)在中,,,则,由得,,
即,所以.由基本不等式,得,即,当且仅当,即,时等号成立,所以的面积,故当,时,面积的最大值为.2.(2024·贵州铜仁·模拟预测)在中,已知,,.(1)求角;(2)若为锐角三角形,且,求的面积.【答案】(1)或(2)【分析】(1)利用两角和的正切公式化简等式,利用诱导公式求出,再利用正弦定理求出角;(2)根据得到点为三角形重心,由直接求解即可.【详解】(1),在三角形中,,,,,在中,,,又,,,由正弦定理,得,,或;(2)因为为锐角三角形,所以,,点为三角形重心,所以,又,所以,所以的面积为.3.(2024·全国·模拟预测)在中,.(1)若,求;(2)若,求面积的最大值.【答案】(1)(2)【分析】(1)解法一
先利用同角三角函数基本关系求得,再利用正弦定理结合两角和正弦公式化简求解即可;解法二
结合已知利用余弦定理求得,然后利用同角三角函数基本关系求解即可.(2)利用余弦定理得,然后利用三角形面积公式结合二次函数性质求解即可.【详解】(1)解法一
因为,所以.在中,由正弦定理得,所以,所以,则.解法二
设,则,在中,由余弦定理得,所以,所以,所以,所以.(2)由(1)中解法二可知,,在中,由余弦定理得,所以,当时取等号,故面积的最大值为.4.(2024·全国·模拟预测)在中,内角的对边分别为.已知.(1)求.(2)若点为边的中点,且,求面积的最大值.【答案】(1)(2).【分析】(1)由二倍角公式化简已知等式,然后由正弦定理角化边再结合余弦定理求得.(2)由向量建立等量关系,结合基本不等式求得面积的最大值即可.【详解】(1)由二倍角公式,得,即.由正弦定理,得,即.由余弦定理,得.因为,所以.(2)因为点为边的中点,所以,所以,即,解得,当且仅当时,等号成立.所以,所以面积的最大值为.5.(2024·全国·模拟预测)在中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且.(1)若,,求b;(2)若,求的面积S的最大值.【答案】(1)(2).【分析】(1)根据正弦定理,由得到,进而求得,再由,求得角B,A,得到,再由正弦定理求得b;(2)根据正弦定理角化边得到,用余弦定理求得A,再根据基本不等式求得,然后利用三角形面积公式,即可求得S的最大值.【详解】(1)∵,由正弦定理得,又,所以,所以,又,所以,所以B为锐角,所以,,所以,故,又,所以.(2)因为,由正弦定理得,即,所以,又,所以.因为,所以,即,当且仅当时等号成立,所以,当且仅当时取等号,所以S的最大值是.考点二、周长及最值1.(23-24高三·河北沧州·模拟)的内角,,的对边分别为,,,.(1)求角的大小;(2)若,的面积为,求的周长.【答案】(1);(2).【分析】(1)利用同角公式切化弦,正弦定理边化角求解即得.(2)利用三角形面积公式求出,再余弦定理列方程求解即得.【详解】(1)依题意,,在中,由正弦定理得,因此,而,则,又,所以.(2)由的面积为,得,解得,由余弦定理得,而,则,解得,,所以的周长为.2.(2024·河南新乡·二模)已知的内角的对边分别为.(1)求的值;(2)若的面积为,且,求的周长.【答案】(1)(2)【分析】(1)根据题意,由正弦定理和三角恒等变换的公式,化简求得,进而得到的值;(2)由若的面积为,求得,再由余弦定理,求得,进而求得的周长.【详解】(1)解:因为,由正弦定理得,可得,即,因为,可得,所以,即,所以.(2)解:由(1)知,因为若的面积为,可得,即,解得,又因为,由余弦定理得,整理得,解得,所以,所以的周长为.3.(2024·陕西·模拟预测)的内角的对边分别为.(1)求;(2)若,求的周长最小值.【答案】(1)(2)9【分析】(1)首先利用正弦定理,边角互化,转化为边的关系,利用余弦定理求角的值;(2)根据(1)中等式结合基本不等式求周长的最小值.【详解】(1)因为,由正弦定理可得,整理得,由余弦定理知,且,所以.(2)由(1)可知:,整理得,且,当且仅当时,等号成立,则,即,可得,所以的周长最小值.4.(2024·全国·模拟预测)已知函数.(1)求的最小正周期与图象的对称中心;(2)在中,,求周长的取值范围.【答案】(1);(2)【分析】(1)易得,再利用正弦函数的性质求解;(2)由结合正弦定理得到外接圆的半径,从而有周长,再利用正弦函数的性质求解.【详解】(1)解:由题意得,,所以的最小正周期;令,则,故图象的对称中心为.(2)由,得,又,所以,所以,则,则.设的内角所对的边分别为,由正弦定理得,,,则周长,,因为,所以,故,因此.5.(2024·陕西汉中·二模)在中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,请从下列条件中选择一个条件作答:(注:如果选择条件①和条件②分别作答,按第一个解答计分.)①记的面积为S,且;②已知.(1)求角A的大小;(2)若为锐角三角形,且,求周长的取值范围.【答案】(1);(2).【分析】(1)选①,利用数量积的定义及三角形面积公式求解;选②,利用正弦定理边化角,再利用差角的余弦化简即得.(2)利用正弦定理化为角B的函数,再利用三角恒等变换及正弦函数性质求出范围.【详解】(1)选条件①,由,得,整理得,而,所以.选条件②,由及正弦定理,得,而,则,整理得,而,所以.(2)由(1)知,由正弦定理得,因此由为锐角三角形,得,解得,因此,则,于是,,所以周长的取值范围是.考点三、边长、线段及最值1.(2024·陕西西安·模拟预测)在平面四边形中,,,,.(1)若,求的面积.(2)求的最大值.【答案】(1)(2)【分析】(1)由题意计算出、及,借助面积公式即可得;(2)借助中定长,定角,则外接圆圆心到点的距离为定值,再计算出圆心到点的距离,由三角形三边关系即可得.【详解】(1)由,,,则,即,有,故,由,,则为正三角形,即有,,则;(2)由,,作出外接圆,令圆心为,则外接圆半径,即有,,则,则,即有,即,则,当且仅当、、三点共线时等号成立,即的最大值为.2.(2024·全国·模拟预测)在锐角中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且.(1)证明:;(2)求的取值范围.【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)由正弦定理结合两角差的正弦公式化简已知式,即可得出答案;(2)由是锐角三角形,可求出,进而求出,由正弦定理结合两角和的正弦定理可得,令,,由的单调性即可求出答案.【详解】(1)由,结合正弦定理得,即,所以,所以或(舍去),所以.(2)在锐角中,,,,即,所以..令,,,因为在上单调递增,所以,,所以.3.(2024·江苏扬州·模拟预测)记的内角的对边分别为,若,且的面积为.(1)求角;(2)若,求的最小值.【答案】(1)(2)【分析】(1)借助余弦定理与面积公式可得,结合二倍角公式可得,即可得解;(2)结合题意借助向量,可得,结合模长与数量积的关系计算即可得,利用基本不等式即可得其最值.【详解】(1),结合余弦定理得,,,,即,又,,故;(2)由(1)知:,,,,又,当且仅当时,长取最小值,此时,长的最小值为.4.(2024·江西鹰潭·二模)的内角的对边分别为,,,满足.(1)求证:;(2)求的最小值.【答案】(1)证明见解析,(2)【分析】(1)根据题意,化简得到,即可得证;(2)由(1)知且,利用正弦定理得到,结合基本不等式,即可求解.【详解】(1)证明:由,可得且,所以,因为为三角形的内角,可得,即,得证.(2)解:由(1)知,且,所以所以,当且仅当时,等号成立,所以的最小值为5.(2024·全国·一模)已知的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且AD是BC边上的高..(1)求角A;(2)若,,求AD.【答案】(1)(2)【分析】(1)已知条件利用正弦定理角化边,化简后由余弦定理求出,得角A;(2)由,,得,有,得,有,再由即,解出的值.【详解】(1)中,,由正弦定理,有,即,得,由余弦定理,,由,得.(2),,解得,则都为锐角,有,得,锐角中,,则有,,由,则,又,得,由,得,即,,,解得.6.(2024·陕西西安·模拟预测)在中,角的对边分别为,已知,(1)求角的大小;(2)若的角平分线交于点,且,求的最小值,【答案】(1)(2)【分析】(1)利用正弦函数的和差公式化简题设条件,从而得到,由此得解;(2)利用三角面积公式推得,从而利用基本不等式“1”的妙用即可得解.【详解】(1)因为,所以,所以,由于,则,所以,即,又,所以.(2)因为的角平分线交于点,且,,
根据三角形面积公式可得,等式两边同除以可得,则,则,当且仅当,即时,等式成立,故的最小值为.考点四、三角函数值及最值1.(2024·上海·三模)已知在中,角所对的边分别为,且满足.(1)若,求的面积;(2)求的最大值,并求其取得最大值时的值.【答案】(1)或;(2)最大值,.【分析】(1)首先由余弦定理求出c,再结合三角形面积公式即可求解;(2)由正弦定理边化角,结合三角恒等变换即可求解.【详解】(1),,,又,,.又在中,,,,因为,所以,又在中,,,再由三角形的余弦定理得:,,即,解得或,当时,,当时,,(2),,..其中,,,,在中,,,当时,取到最大值,此时,.2.(2024·全国·模拟预测)设的内角,,的对边分别为,,,若.(1)求的值;(2)若为锐角三角形,求的取值范围.【答案】(1)2(2)【分析】(1)根据题意,由三角恒等变换公式化简,再由正弦定理以及余弦定理公式,代入计算,即可得到结果;(2)根据题意,由余弦定理可得,构造函数,求导即可得到其值域.【详解】(1)因为,所以,即,由正弦定理及余弦定理的推论得,所以.(2)由(1)知,即,所以.因为是锐角三角形,所以解得.令函数,则,令,得,令,得,则函数在上单调递减,在上单调递增,当时,有极小值,即最小值为,当时,,当时,,所以,故的取值范围为.3.(2024·广东广州·模拟预测)记的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知且.(1)求证:;(2)求的取值范围.【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)根据正弦定理和余弦定理可把题设中的边角关系化简为,结合诱导公式及可证.(2)根据及,结合诱导公式和二倍角余弦公式将化为,先求出角A的范围,然后利用余弦函数和二次函数的性质求解即可.【详解】(1)因为,由正弦定理得,,由余弦定理得,所以,又,所以.又,,所以或,所以或,又,所以,所以,得证.(2)由(1)知,所以,又,所以,因为,所以,所以,因为函数在单调递增,所以,所以的取值范围为.4.(23-24高三上·重庆·阶段练习)在中,内角所对的边分别为,满足(1)求证:;(2)若为锐角三角形,求的最大值.【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)利用正弦定理将边化角,借助三角恒等变换公式化简即可.(2)利用为锐角三角形,求出,表示出,并进行换元转化为二次函数,进而求得最大值.【详解】(1)由题,由正弦定理:,所以,整理,所以,或(舍),.(2)为锐角三角形,解得:,所以,且由(1)问,,令,则,所以因为,当时,所求的最大值为.5.(23-24高三上·重庆·阶段练习)在中,内角、、的对边分别为、、,已知.(1)若,,求的面积;(2)求的最小值,并求出此时的大小.【答案】(1)(2)的最小值是5,此时【分析】(1)结合余弦定理与面积公式即可得;(2)结合三角恒等变换与三角形内角和,将原式中多变量换成单变量,再结合基本不等式即可得.【详解】(1)由题意得,因为,所以,故,又,所以.因为、是的内角,所以为钝角,所以,所以,所以是等腰三角形,则,所以.(2)由(1)可知,在中,,即为钝角,则,因为,,所以,设,则,由,故,当且仅当,即,结合为钝角,即当时等号成立,所以的最小值是5,此时.考点五、内切圆、外接圆半径问题1.(22-23高一下·浙江·阶段练习)在中,角的对边分别为,在以下条件中选择一个条件:①;②;③.求解以下问题.(选择多个条件的,以所选的第一个计分)(1)求角;(2)若,且,求的内切圆半径.【答案】(1)(2)1【分析】(1)选①.由已知得,由正弦定理得化边为角,进而得,结合的范围可得.选②.由正弦定理化角为边得,则,可得.选③.由已知得,即,则,可得.(2)因为,所以,由余弦定理求得,求得的面积,利用面积法求得内切圆半径.【详解】(1)选①.因为,所以,所以,因为,所以,所以,因为,所以,所以,因为,所以,所以.选②.,则,所以,即,所以,因为,所以.选③.因为,所以,又,所以,因为,所以.(2)因为,由(1)可知,所以,又,则,所以,又的面积,设的内切圆半径为,则,所以,解得.2.(2024·全国·模拟预测)已知中,角,,的对边分别是,,,.(1)求角的大小;(2)若,外接圆的半径为,内切圆半径为,求的最小值.【答案】(1)(2)2【分析】(1)利用正弦定理、诱导公式及两角和的正弦公式得,由,得到,得到;(2)利用余弦定理及基本不等式求得,利用等面积法求得的最大值,利用正弦定理求得,求出【详解】(1)由及正弦定理,得,故,即,即.由,则,故,即.因为,所以.(2)由(1)和余弦定理可得,,故,,即,当且仅当时等号成立.故.由利用等面积法求得的最大值,易知,故,故,利用正弦定理,所以的最小值为2.3.(2022·湖北·三模)在中,内角所对的边分别为,,,已知,.(1)求角的大小;(2)求外接圆半径的最小值.【答案】(1)(2)【分析】(1)由平面向量数量积的定义结合三角形的面积公式化简即可得出答案.(2)由余弦定理结合均值不等式可得,所以外接圆半径的最小值,代入即可得出答案.【详解】(1)因为,所以,整理得,所以,又,所以.(2)因为,,所以,故,即,当且仅当时,等号成立,所以的最小值为4.所以.4.(2024·吉林·二模)已知的三个内角的对边分别为的外接圆半径为,且.(1)求;(2)求的内切圆半径的取值范围【答案】(1)(2)【分析】(1)由正弦定理化为边,再由余弦定理求解即可;(2)根据等面积法可得出的表达式,利用正弦定理转化为函数,再由三角函数求值域即可得出范围.【详解】(1)由正弦定理可得,,即,所以,由可知,,所以,故.(2)因为的内切圆半径,所以,即,又因为,所以,所以,由正弦定理,又,则,所以,故,所以.5.(2023·广西南宁·一模)在中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知,且.(1)求的外接圆半径R;(2)求内切圆半径r的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)由正弦边角关系可得,应用余弦定理即可求,进而确定其大小;(2)由正弦定理有,,根据余弦定理有,结合(1)及,应用三角恒等变换有,由三角形内角性质、正弦函数性质求范围即可.【详解】(1)因为,由正弦边角关系得,即,由余弦定理,得,又,所以,由,则.(2)由正弦定理得,所以,,由余弦定理,得,所以,利用等面积法可得,则,∵,∴,故,则,所以,故.6.(2023·山东·一模)如图,平面四边形中,,,.的内角的对边分别为,且满足.(1)判断四边形是否有外接圆?若有,求其半径;若无,说明理由;(2)求内切圆半径的取值范围.【答案】(1)有,(2)【分析】(1)先由余弦定理求,再由正弦定理结合条件得,所以,,所以四点共圆,则四边形的外接圆半径就等于外接圆的半径.由正弦定理即可求出;(2)由三角形面积公式得到,则,由正弦定理得,,化简得,因为,所以,即可得到的取值范围,从而得到半径的取值范围.【详解】(1)在中,,所以,由正弦定理,,可得,再由余弦定理,,又,所以.因为,所以,所以四点共圆,则四边形的外接圆半径就等于外接圆的半径.又,所以.(2)由(1)可知:,则,,则.在中,由正弦定理,,所以,,则,又,所以,所以,,即,因为,所以.考点六、中线、角平分线、高线问题1.(2024·四川成都·三模)在中,.(1)求的长;(2)求边上的高.【答案】(1)4(2)【分析】(1)根据题意,由余弦定理代入运算得解;(2)求出,由等面积法求解.【详解】(1)由题,,,,由余弦定理得,,解得,即.(2)在中,,,设边上的高为,则,即,解得.所以边上的高为.2.(23-24高三上·河北保定·阶段练习)记的内角的对边分别为,面积为,且.(1)求的外接圆的半径;(2)若,且,求边上的高.【答案】(1)1;(2).【分析】(1)根据给定条件,利用正弦定理、三角形面积公式求解即得.(2)结合(1)的信息,求出边a,再利用余弦定理结合已知面积关系求解即得.【详解】(1)在中,,解得,由正弦定理得的外接圆的半径.(2)由(1)知,,由余弦定理得,则,令边上的高为,则,即,所以边上的高为.3.(23-24高三上·黑龙江·期中)在中,角,,所对的边分别为,,,.(1)求角;(2)若,求边上高的最大值.【答案】(1)(2).【分析】(1)用正弦定理边化角即可求解;(2)用余弦定理结合基本不等式即可求解.【详解】(1)由正弦定理及,得.因为,所以,所以,所以.因为,所以.因为,所以.(2)由(1)及余弦定理得:,所以,所以,当且仅当时等号成立,设边上的高为,又因为,所以.即边上高的最大值为.4.(2023·广东广州·模拟预测)在锐角中,角所对的边分别为,且.(1)求角的大小;(2)若边,边的中点为,求中线长的取值范围.【答案】(1)(2).【分析】(1)由余弦定理结合正弦定理,可得出角的正切即可求出角;(2)由,结合正弦定理应用辅助角公式,根据锐角三角形中角的范围,即可应用三角函数值域求出范围【详解】(1)由余弦定理得,即,由正弦定理得,,即,.(2)由余弦定理得:,则.由正弦定理得所以,因为是锐角三角形,所以,即,则.中线长的取值范围是.5.(2023·浙江·模拟预测)在中,角的对边分别为且,(1)求;(2)求边上中线长的取值范围.【答案】(1)6(2)【分析】(1)根据题意利用正弦定理进行边角转化,分析运算即可;(2)利用余弦定理和基本不等式可得,再根据,结合向量的相关运算求解.【详解】(1)因为,由正弦定理可得,整理得,且,则,可得,即,且,则,由正弦定理,其中为的外接圆半径,可得,又因为,所以.(2)在中,由余弦定理,即,则,当且仅当时,等号成立,可得,即设边上的中点为D,因为,则,即,所以边上中线长的取值范围为.6.(2023·安徽马鞍山·模拟预测)在①;②;③,这三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并解答问题.在中,内角,,的对边分别为,,,且满足________.(1)求;(2)若的面积为,为的中点,求的最小值.【答案】(1)(2)【分析】(1)若选择条件①,利用正弦定理将角化边,再由余弦定理计算可得;选择条件②,利用正弦定理将边化角,再由同角三角函数的基本关系将切化弦,结合两角和的正弦公式计算可得;选择条件③,利用诱导公式求出,即可得解;(2)由面积公式求出,再由,将两边平方,结合数量积的运算律及基本不等式求出的最小值,即可得解.【详解】(1)选择条件①,,则,由正弦定理可得,即,所以,由,所以.选择条件②,,由正弦定理可得即,由,所以,,显然,所以,由,所以.选择条件③,,即,所以,则,由,,则,所以,则.(2)由,解得.又,所以,所以,当且仅当时等式成立,所以取最小值是.7.(23-24高一下·辽宁·期中)在中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且,.(1)若,求边上的角平分线长;(2)若为锐角三角形,求边上的中线的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)先由正弦定理结合两角和的正弦求出,再根据余弦定理及已知得,然后利用面积分割法列方程求解即可;(2)利用向量加法运算及数量积模的运算得,利用正弦定理得,然后利用正弦函数的性质求解范围即可.【详解】(1)由及正弦定理得,即,即,所以,因为,所以.因为,所以.由余弦定理得,又,所以,由得,所以,所以,解得.(2)因为为的中点,所以,则,由正弦定理得,因为为锐角三角形,所以,所以,所以,所以,所以,所以,所以,即边上的中线的取值范围为.8.(23-24高一下·四川成都·期中)已知的内角,,的对边为,,,且,(1)求;(2)若的面积为;①已知为的中点,且,求底边上中线的长:②求内角的角平分线长的最大值.【答案】(1);(2)①;②【分析】(1)根据正弦定理边角互化,由余弦定理可得,即可由同角关系求解,(2)①根据面积公式可得,结合以及向量的模长公式即可求解,②利用等面积法可得,进而根据半角公式可得,即可得,利用基本不等式即可求解.【详解】(1)由正弦定理,得,即,故,因为,所以,所以;(2)①由(1)知,因为的面积为,所以,解得,且,解得,由于,所以,所以;②因为为角的角平分线,所以,由于,所以,由于,所以,由于,又,所以由于,当且仅当时,等号取得到,故,故,考点七、三角形中的证明问题1.(2024·内蒙古包头·一模)如图,在中,,D是斜边上的一点,,.
(1)若,求和;(2)若,证明:.【答案】(1),(2)证明见解析【分析】(1)利用正弦定理及几何关系得出,进而得出是等边三角形及边长,进而可求解.(2)在与中,利用余弦定理列出方程组,化简即可证明.【详解】(1)由,,可得.因为,所以在中,由正弦定理可得,即,则或60°,又因为,故.因此,又因为,所以是等边三角形,所以,又在中,,,故,所以.(2)证明:令,,,.因为,则.在与中,由余弦定理可得消去,得,整理得,所以,即.2.(2022·广东·二模)如图,已知△ABC内有一点P,满足.(1)证明:.(2)若,,求PC.【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)由正弦定理得,即,即要证明即可,由此利用三角形内角和证明可得结论;(2)由题意求得,继而求得,在中利用余弦定理求得,即可求得答案.【详解】(1)证明:在△ABP中,由正弦定理得,即,要证明,只需证明,在△ABP中,,在△ABC中,,所以,所以,所以.(2)由(1)知,又因为,,所以,由已知得△ABC为等腰直角三角形,所以,则,所以在△PBC中,,由正弦定理得,即,即.由余弦定理得,由题意知,故解得,所以.3.(22-23高一下·北京·期中)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且.(1)求角C的大小;(2)CD为△ACB的内角平分线,且CD与直线AB交于点D.(i)求证:;(ii)若,,求CD的长.【答案】(1)(2)(i)证明见解析;(ii)【分析】(1)由正弦边角关系得,应用余弦定理求C的大小;(2)(i)由角平分线两侧三角形面积比,结合等面积法及三角形面积公式证明结论;(ii)由正弦定理可得,进而得,设并表示出,应用余弦定理列方程求k,最后求CD的长.【详解】(1)由题设,则,故,所以,又,故.(2)(i)由题设,若上的高为,又,,所以,即.(ii)由,则,又为锐角,故,若,则,且,,由余弦定理知:,所以,可得或,当,则,,此时,则;当,则,即,不合题设;综上,.4.(2024·全国·模拟预测)在中,点D,E都是边BC上且与B,C不重合的点,且点D在B,E之间,.(1)求证:.(2)若,求证:.【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析.【分析】(1)分别在,,中,利用正弦定理即可得证;(2)设,则,,在,中,利用正弦定理即可得证.【详解】(1)如图.在中,由正弦定理,得.在中,由正弦定理,得.在中,由正弦定理,得.所以,所以.(2)因为,所,所以.由可知,均为锐角.由(1)知,.设,则,.由,得.在中,由正弦定理,得.在中,由正弦定理,得.所以.5.(2022·湖北·模拟预测)已知的外心为,为线段上的两点,且恰为中点.(1)证明:(2)若,,求的最大值.【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)设,利用余弦定理求得,,再根据,化简,可求得,同理可求得,即可得证;(2)利用余弦定理求得,,再根据结合(1)求得,设,可求得,再根据三角形的面积公式结合基本不等式即可得出答案.【详解】(1)证明:设,由余弦定理知:,,由是外心知,而,所以,即,而,因此,同理可知,因此,所以;(2)解:由(1)知,由余弦定理知:,,代入得,设,则,因此,当且仅当时取到等号,因此的最大值为.6.(22-23高一下·山东枣庄·期中)中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知.(1)求的值;(2)若BD是的角平分线.(i)证明:;(ii)若,求的最大值.【答案】(1)(2)(i)证明见解析;(ii)【分析】(1)根据正弦定理边化角,结合两角和的正弦公式化简,即可得答案;(2)(i)在和中,分别应用正余弦定理,得出线段之间的等量关系,结合角平分线以及分式的性质,即可证明结论;(ii)利用(i)的结论以及基本不等式即可求得答案.【详解】(1)因为中,,故,因为,故;(2)(i)证明:中,由正弦定理得①,
又②,同理在中,③,④,BD是的角平分线,则,则,又,故,故①÷③得⑤,即,由②④得,,则,即;(ii)因为,故,则由⑤得,则,由以及(i)知,即,则,当且仅当,结合,即时等号成立,故,即的最大值为.【点睛】难点点睛:本题解答的难点在于的证明,证明时要利用正余弦定理得到涉及到的线段之间的等量关系,然后利用分式的性质进行变形,过程比较复杂,计算量较大,因此要十分注意.考点八、图形类综合1.(23-24高三上·河南·阶段练习)已知平面四边形ABDC中,对角线CB为钝角的平分线,CB与AD相交于点O,,,.
(1)求CO的长;(2)若,求的面积.【答案】(1)(2)【分析】(1)由余弦定理得,根据同角关系以及二倍角公式可得,进而根据面积公式即可求解,(2)根据正弦定理得,进而由余弦定理得,利用和差角公式可得,即可由面积公式求解.【详解】(1)在中,由余弦定理得,解得或(舍去).因为,所以.所以,解得(负值舍去),所以.因为,所以.所以.所以.(2)在中,由正弦定理可得,则,由于为锐角,所以.因为,所以,所以,所以,由余弦定理可得,解得.因为,所以,所以.2.(21-22高三上·广东珠海·期末)在中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且.(1)求B;(2)已知,D为边上的一点,若,,求的长.【答案】(1).(2).【分析】(1)根据正弦定理边角化结合三角恒等变换即可求解,(2)根据余弦定理求解,即可由正弦定理求解,进而由锐角三角函数即可求解.【详解】(1)∵,根据正弦定理得,,即,所以,因为,所以,所以,因为,所以.(2)因为,,,根据余弦定理得,∴.∵,∴.在中,由正弦定理知,,∴,∴,,所以∴,∴.3.(23-24高三上·江苏扬州·阶段练习)如图,在中,角A,B,C所对的边分别为,,,且.(1)求;(2)已知,为边上的一点,若,,求的长.【答案】(1)(2)【分析】(1)根据题意,由正弦定理和三角恒等变换的公式,化简得,再结合三角函数的性质,即可求解;(2)在中,利用余弦定理,求得,得到,进而求得,进而求得,再在中,利用正弦定理,即可求解.【详解】(1)解:因为,由正弦定理得,因为,可得,所以,即,所以,又因为,可得,所以,可得.(2)解:在中,由余弦定理得
,所以,因为且,所以,所以,又因为,所以,所以
,在中,由正弦定理得,即,解得.4.如图,在中,,,为内一点,.(1)若,求;(2)若,求的面积.【答案】(1)(2)【分析】(1)中利用三角函数的定义,求出,可得,从而,
再在中算出,利用余弦定理,即可得出答案;(2)设,在中根据正弦定理建立关于的等式,解出,
利用同角三角函数的关系可得,,,,
利用余弦定理,即可得出答案.【详解】(1)在中,,,,可得,.,在中,由余弦定理得,即,;(2)设,可得,,在中,,中,由正弦定理得,即,,化简得,,因此,,,所以的面积.5.(2023·河南信阳·模拟预测)在中,,的面积为,为的中点,于点于点.
(1)求的面积;(2)若,求的值.【答案】(1)(2)【分析】(1)由题意,可得,,作于点,于点,可得,,代入上式得解;(2)延长到点,使,连接,在中,利用余弦定理可得,在中由正弦定理可求得结果.【详解】(1)在四边形中,,,故,故,作于点,于点,
又为的中点,则,,故.(2)设的三条边,,分别为,,,由,知,延长到点,使,连接,则,,则在中,,,故由与可得,,则,,则,由正弦定理得,则.考点九、参数类问题1.(2024·全国·模拟预测)在锐角三角形中,角所对的边分别为,,且.(1)求;(2)若,且,求实数的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)根据正弦定理边角化,结合三角恒等变换即可求解,(2)根据正弦定理求解,即可利用三角恒等变换,结合三角函数的性质求解,即可结合特殊角的三角函数值以及不等式的性质求解.【详解】(1)由题意及正弦定理得,,,,.,又.(2)在中,,由正弦定理得.在中,由正弦定理得.,,由于.为锐角三角形,进而,且,解得.又,.又,.2.(2023·全国·模拟预测)已知在中,角所对的边分别为,且.(1)求的值;(2)若,且,求实数的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)先化简题给条件,再利用正弦定理即可求得的值;(2)先化简题给条件求得,代入题干条件进而求得,从而得到的最小值,再结合条件求出实数的取值范围.【详解】(1)依题意,,因为,所以.由正弦定理,得,故上式可化为.因为,所以,由正弦定理,得.(2)因为,由正弦定理,,因为,故,则,故,因为,故,又,故,代入中,得,即.由余弦定理,,故,则,当且仅当时等号成立,故,又,所以实数的取值范围为.3.(2023·湖北咸宁·模拟预测)在中,角所对的边分别为,满足,.(1)证明:外接圆的半径为;(2)若恒成立,求实数的取值范围.【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)由正弦定理结合角的范围求出角,再应用正弦定理求出外接圆半径即可;(2)把已知恒成立,参数分离转化为恒成立,再求出的最大值可得范围.【详解】(1)由,得,由正弦定理得:,化简得.因为,所以.又,所以,所以外接圆的半径为.(2)要使恒成立,即恒成立,即求的最大值.由余弦定理得,所以因为,所以,当且仅当,即时,等号成立,所以实数的取值范围为.4.(2024·江苏苏州·三模)在中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且.(1)若,求的面积;(2)若,求使得恒成立时,实数的最小值.【答案】(1)(2)【分析】(1)根据题意,由条件可得,从而可得,再由三角形的面积公式代入计算,即可求解;(2)根据题意,由余弦定理代入计算,即可得到,再由基本不等式代入计算,即可得到,从而得到结果.【详解】(1)因为,即,所以,即,则,所以,所以,且,由正弦定理可得,则,所以,则.(2)因为,由余弦定理可得,又,则,即,所以,化简可得,因为,所以,所以,即,所以,当且仅当时,等号成立,又,所以,故即可,所以的最小值为.考点十、解三角形与其他知识点杂糅问题1.(2022·陕西宝鸡·模拟预测)已知,,(1)求的单调递增区间;(2)设的内角所对的边分别为,若,且,求的取值范围.【答案】(1),(2)【分析】(1)利用平面向量数量积的坐标表示及三角函数恒等变换的应用可求,利用正弦函数的单调性即可求解.(2)由已知可求,求得,利用余弦定理,基本不等式可求,可得,根据,即可得解.【详解】(1)解:因为,且,所以即,令,,解得,.所以函数的单调递增区间为,,(2)解:因为,所以.因为,所以,所以,所以,又因为,所以由余弦定理,即,即.而,当且仅当时取等号,所以,即,又因为,所以,即.2.(2022·山东淄博·模拟预测)记的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,满足.(1)求证:;(2)若,求的最小值.【答案】(1)证明见解析(2)【分析】(1)先将括号打开整理可得,利用同角的三角函数关系化切为弦,结合正弦的和角公式整理可得,根据正弦定理即可证明;(2)结合余弦定理与数量积的定义可得,利用基本不等式即可求解.【详解】(1)证明:因为,所以,所以,即,两边同时乘,可得,即。所以,因为,所以,由正弦定理可得,即.(2)因为,所以由余弦定理可得,因为,,所以,当且仅当时,等号成立,所以的最小值为.3.(2022·江苏南通·模拟预测)已知圆的内接四边形ABCD中,,BC=2,.(1)求四边形ABCD的面积;(2)设边AB,CD的中点分别为E,F,求的值.【答案】(1)(2)【分析】(1)由余弦定理与面积公式求解(2)以为基底分解,由平面向量数量积的运算律求解【详解】(1)解:在中,在中,∵A,B,C,D四点共圆,∴,∴,∴,因为,所以,所以,,(2)解:由(1)可知即外接圆的直径,设的中点为,所以,.4.(2022·浙江杭州·模拟预测)的内角的对边分别为
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