关注核心概念,悟《解三角形》中求参数范围之道

发布时间:2018-06-22 来源: 感恩亲情 点击:


  解三角形时往往会遇到求边、角或代数式的取值范围(或最值)问题,解决这类问题是一个难点。但是,数学是自然的,只要关注核心概念,就能悟出求解此类问题之道。
  本部分的核心概念当属“三角形”,它的内涵包含边边、角角和边角关系,重要定理是内角和定理、正弦定理和余弦定理。它的外延已经丰富到了任意三角形。“三角形”的概念对本部分起着统领和主导作用。
  例1.已知△ABC中,B=60°,AC=■求AB+2BC的最大值.
  分析:本题只要关注到核心概念之边角关系,若根据正弦定理,则把关于边的代数式转化为三角式,从而利用三角函数求最值即可;若根据余弦定理,则问题转化成了直线与曲线的关系问题,相切时取最值。
  简解一:因为■=■=■=K,而■=2,
  则AB=2sinC,BC=2sinA,
  故AB+2BC=2sinC+4sinA=2sin(■-A)+4sinA
  =5sinA+■cosA=2■sin(A+φ),φ∈(0,2π)
  又A∈(0,■)
  故AB+2BC的最大值为2■.
  简解二:设AB=c,AC=b,BC=a,由余弦定理的推论cosB=■,所以a2+c2-ac=b2=3,设c+2a=m,代入上式并整理得7a2-5am+m2-3=0,Δ=84-3m2≥0故m≤2■
  当m=2■时,此时a=■,c=■符合题意,
  因此最大值为2■.
  例2.在锐角△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,且B=2A,求■的取值范围.
  分析:本题的核心概念仍然是三角形的边角关系,解题思路还是根据正弦定理,把关于边的代数式转化为三角式,从而求三角函数的值域;但是,本题的另一个核心概念是“锐角三角形”,只有关注到它,才能正确确定出函数的定义域。
  简解:在锐角△ABC中,∵B<■ ∴A=■<■
  ∵A+B=π-C>■ ∴3A>■ ∴A>■
  ∴■  由正弦定理得:■=■=■=2cosA
  ∴2cos■<2cosA<2cos■ ∴■<■<■
  综上所述,■的取值范围为(■,■).
  例3.在△ABC中,a=x,b=2,B=45°,若此三角形有两解,求x的取值范围.
  分析:本题的核心概念是“三角形有两个解”,由此确定出函数的定义域即可.
  简解:∵■=■=2■ ∴a=2■sinA
  因为A有两个值,所以a>b,故A>45°
  ∵A+C=135° ∴45°  又若A=90°也是一解,所以■  所以x的取值范围是(■,2■).
  例4.在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,设f(x)=a2x2-(a2-b2)x-4c2,若f(2)=0,求角C的取值范围。
  分析:本题的核心概念仍然是边角关系,但转化的方向是由边到角,具体方法是由余弦定理和均值不等式可得cosC的范围,再通过解三角不等式得角C的取值范围。
  简解:因为f(2)=0,所以4a2-2(a2-b2)-4c2=0,即a2+b2-2c2=0
  由余弦定理,得cosC=■=■,
  所以cosC=■≥■=■(当且仅当a=b时取等号)
  所以cosC≥■,而角C是锐角,又因为余弦函数在(0,■)上单调递减,所以角C的取值范围(0,■].
  例5.已知钝角三角形的三边分别是a,a+1,a+2,其最大内角不超过120°,求a的取值范围.
  分析:本题易错,原因是容易忽视核心概念三角形之边边关系。事实上,若三角形的三边长均含有参数,一定要考虑构成三角形的边边关系,即任意两边之和大于第三边.
  简解:因为钝角三角形的三边分别是a,a+1,a+2,且其最大内角不超过120°
  a+(a+1)>a+20>■≥-■ ∴解得■≤a<3
  故a的取值范围是(■,3].
  例6.在平行四边形ABCD中,∠A=∠B=∠C=75°,BC=2,求AB的取值范围.
  分析:本题给出的条件是四边形,但核心概念仍然是三角形及其边角关系,考虑到AD是可以变化的,作出图形,平移AD,当点A与点D重合于点E时,AB最长,当AD与CF重合时AB最短,再利用正弦定理求出两种极限位置时AB的长,即可求出AB的范围。
  简解:如图所示,
  ∠A=∠B=∠C=75°,所以∠D=135°,又BC=2,
  所以当点D与点C重合时,由正弦定理可得■=■,解得AB=■-■,
  所以当点D与点A重合时,由正弦定理可得■=■,解得AB=■+■,
  因为ABCD为四边形,所以AB的取值范围为(■-■,■+■).
  ?誗編辑 郭小琴

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