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關(guān)注核心概念,悟《解三角形》中求參數(shù)范圍之道

發(fā)布時(shí)間:2018-06-22 來(lái)源: 感恩親情 點(diǎn)擊:


  解三角形時(shí)往往會(huì)遇到求邊、角或代數(shù)式的取值范圍(或最值)問題,解決這類問題是一個(gè)難點(diǎn)。但是,數(shù)學(xué)是自然的,只要關(guān)注核心概念,就能悟出求解此類問題之道。
  本部分的核心概念當(dāng)屬“三角形”,它的內(nèi)涵包含邊邊、角角和邊角關(guān)系,重要定理是內(nèi)角和定理、正弦定理和余弦定理。它的外延已經(jīng)豐富到了任意三角形。“三角形”的概念對(duì)本部分起著統(tǒng)領(lǐng)和主導(dǎo)作用。
  例1.已知△ABC中,B=60°,AC=■求AB+2BC的最大值.
  分析:本題只要關(guān)注到核心概念之邊角關(guān)系,若根據(jù)正弦定理,則把關(guān)于邊的代數(shù)式轉(zhuǎn)化為三角式,從而利用三角函數(shù)求最值即可;若根據(jù)余弦定理,則問題轉(zhuǎn)化成了直線與曲線的關(guān)系問題,相切時(shí)取最值。
  簡(jiǎn)解一:因?yàn)椤?■=■=K,而■=2,
  則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的最大值為2■.
  簡(jiǎn)解二:設(shè)AB=c,AC=b,BC=a,由余弦定理的推論cosB=■,所以a2+c2-ac=b2=3,設(shè)c+2a=m,代入上式并整理得7a2-5am+m2-3=0,Δ=84-3m2≥0故m≤2■
  當(dāng)m=2■時(shí),此時(shí)a=■,c=■符合題意,
  因此最大值為2■.
  例2.在銳角△ABC中,a,b,c分別是角A,B,C的對(duì)邊,且B=2A,求■的取值范圍.
  分析:本題的核心概念仍然是三角形的邊角關(guān)系,解題思路還是根據(jù)正弦定理,把關(guān)于邊的代數(shù)式轉(zhuǎn)化為三角式,從而求三角函數(shù)的值域;但是,本題的另一個(gè)核心概念是“銳角三角形”,只有關(guān)注到它,才能正確確定出函數(shù)的定義域。
  簡(jiǎn)解:在銳角△ABC中,∵B<■ ∴A=■<■
  ∵A+B=π-C>■ ∴3A>■ ∴A>■
  ∴■  由正弦定理得:■=■=■=2cosA
  ∴2cos■<2cosA<2cos■ ∴■<■<■
  綜上所述,■的取值范圍為(■,■).
  例3.在△ABC中,a=x,b=2,B=45°,若此三角形有兩解,求x的取值范圍.
  分析:本題的核心概念是“三角形有兩個(gè)解”,由此確定出函數(shù)的定義域即可.
  簡(jiǎn)解:∵■=■=2■ ∴a=2■sinA
  因?yàn)锳有兩個(gè)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的取值范圍是(■,2■).
  例4.在△ABC中,a,b,c分別是角A,B,C的對(duì)邊,設(shè)f(x)=a2x2-(a2-b2)x-4c2,若f(2)=0,求角C的取值范圍。
  分析:本題的核心概念仍然是邊角關(guān)系,但轉(zhuǎn)化的方向是由邊到角,具體方法是由余弦定理和均值不等式可得cosC的范圍,再通過解三角不等式得角C的取值范圍。
  簡(jiǎn)解:因?yàn)閒(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=■≥■=■(當(dāng)且僅當(dāng)a=b時(shí)取等號(hào))
  所以cosC≥■,而角C是銳角,又因?yàn)橛嘞液瘮?shù)在(0,■)上單調(diào)遞減,所以角C的取值范圍(0,■].
  例5.已知鈍角三角形的三邊分別是a,a+1,a+2,其最大內(nèi)角不超過120°,求a的取值范圍.
  分析:本題易錯(cuò),原因是容易忽視核心概念三角形之邊邊關(guān)系。事實(shí)上,若三角形的三邊長(zhǎng)均含有參數(shù),一定要考慮構(gòu)成三角形的邊邊關(guān)系,即任意兩邊之和大于第三邊.
  簡(jiǎn)解:因?yàn)殁g角三角形的三邊分別是a,a+1,a+2,且其最大內(nèi)角不超過120°
  a+(a+1)>a+20>■≥-■ ∴解得■≤a<3
  故a的取值范圍是(■,3].
  例6.在平行四邊形ABCD中,∠A=∠B=∠C=75°,BC=2,求AB的取值范圍.
  分析:本題給出的條件是四邊形,但核心概念仍然是三角形及其邊角關(guān)系,考慮到AD是可以變化的,作出圖形,平移AD,當(dāng)點(diǎn)A與點(diǎn)D重合于點(diǎn)E時(shí),AB最長(zhǎng),當(dāng)AD與CF重合時(shí)AB最短,再利用正弦定理求出兩種極限位置時(shí)AB的長(zhǎng),即可求出AB的范圍。
  簡(jiǎn)解:如圖所示,
  ∠A=∠B=∠C=75°,所以∠D=135°,又BC=2,
  所以當(dāng)點(diǎn)D與點(diǎn)C重合時(shí),由正弦定理可得■=■,解得AB=■-■,
  所以當(dāng)點(diǎn)D與點(diǎn)A重合時(shí),由正弦定理可得■=■,解得AB=■+■,
  因?yàn)锳BCD為四邊形,所以AB的取值范圍為(■-■,■+■).
 ?誗編輯 郭小琴

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