2026年高考数学一轮复习考点精讲精练(新高考通用第04讲解三角形(高效培优讲义)(原卷版+解析)
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这是一份2026年高考数学一轮复习考点精讲精练(新高考通用第04讲解三角形(高效培优讲义)(原卷版+解析),共7页。试卷主要包含了正弦定理4,面积公式8,余弦定理11,正、余弦定理在几何中的应用15,正、余弦定理的实际应用20,最值问题25,最值问题29,解三角形综合解答题33等内容,欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc206167438" 考情探究 PAGEREF _Tc206167438 \h 2
\l "_Tc206167439" 知识梳理 PAGEREF _Tc206167439 \h 3
\l "_Tc206167440" 探究核心考点4
\l "_Tc206167441" 考点一 正弦定理4
\l "_Tc206167442" 考点二 面积公式8
\l "_Tc206167443" 考点三 余弦定理11
\l "_Tc206167444" 考点四 正、余弦定理在几何中的应用15
\l "_Tc206167445" 考点五 正、余弦定理的实际应用20
\l "_Tc206167445" 考点六 最值问题(基本不等式法)25
\l "_Tc206167445" 考点七 最值问题(三角函数法)29
\l "_Tc206167446" 考点八 解三角形综合解答题33
\l "_Tc206167447" 三阶突破训练39
\l "_Tc206167448" 基础过关39
\l "_Tc206167449" 能力提升45
\l "_Tc206167450" 真题感知55
一、5年真题考点分布
二、命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容是新高考卷的常考内容,设题稳定,难度较低,分值为5分
【备考策略】1.理解、掌握集合的表示方法,能够判断元素与集合、集合与集合的关系
2.能掌握集合交集、并集、补集的运算和性质
3.具备数形结合的思想意识,会借助Venn图、数轴等工具解决集合的计算问题
4.会解一元二次不等式、一元二次方程、简单的分式不等式、简单的根号不等式,简单的指对不等式,简单的高次不等式和简单的单绝对值不等式
【命题预测】本节内容是新高考卷的必考内容,一般给两个集合,要求通过解不等式求出一个集合,然后通过集合的运算得出答案。
1正弦定理
① 正弦定理
a( )=b( )=c( )=2R (其中R是三角形外接圆半径)
② 变形
(1) a+b+csin A+sinB+sin C=a( )=b( )=c( )
(2) 化边为角
a= , b= , c= .
a : b : c=
ab= , bc= , ac= .
3化角为边
sinA= ,sinB= ,sin C= .
③三角形解的个数问题
已知两边a、b和其中一边的对角A,不能确定三角形的形状,此时三角形解可能是无解、一解、两解.
2 面积公式
S∆ABC= = =
3 余弦定理
① 余弦定理
a2= , b2= , c2=
② 变形
csA= ,csB= , cs C=
③ 三角形类型的判断
∠A=π2⇒ ;
∠A>π2⇒ ;
∠A 2,∠ABC=π3,则梯形ABCD的内切圆半径为( )
A.2B.3C.2D.22
跟踪训练5.(2025·云南丽江·模拟预测)设椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,P是椭圆C上一点,若点F2关于∠PF1F2的角平分线l的对称点恰好是点P,且F1P⋅F1F2=−49a2,则C的离心率为( )
A.13B.23C.12D.37
考点四 正、余弦定理在几何中的应用
典例1.(2025·河北秦皇岛·三模)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且B=2C,b=2a,则( )
A.△ABC为直角三角形B.△ABC为锐角三角形
C.△ABC为钝角三角形D.△ABC的形状无法确定
典例2.(2025·辽宁抚顺·模拟预测)如图,在四边形ABCD中,∠ADB=∠DCA=45∘,∠BDC=30∘,∠BCA=15∘,AB=55,则CD的长为( )
A.53B.55C.103D.105
【总结】
1 三角形类型的判断
∠A=π2⇒ b2+c2=a2;∠A>π2⇒ csA=b2+c2−a22bc0 , b>0,则a+b≥2ab (当且仅当a=b时,等号成立).
2 求某角的最值,可利用余弦定理把最值转化为边之间的最值,此时往往能用上基本不等式;求面积最值实际就是求两边积的最值,此时可用基本不等式的“和定求积”。
跟踪训练1.(2025•萍乡二模)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a=2,5sinA1+csA+csAsinA=3,则△ABC面积的最大值为( )
A.3B.32C.3D.23
跟踪训练2.(2025•重庆模拟)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,(a+c)(sinA﹣sinC)+bsinB=asinB,b+2a=4,CA→=3CD→−2CB→,则线段CD长度的最小值为( )
A.2B.223C.3D.233
跟踪训练3.(2025•黄浦区三模)在△ABC中,内角A、B、C所对的边分别为a、b、c,若acsA,bcsB,ccsC成等差数列,则sinCcsAcsB的最小值为( )
A.3B.23C.4D.5
跟踪训练4.(2025•威远一模)在锐角△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若c﹣b=2bcsA,则下列4个结论中正确的有( )个.
①B=2A;
②B的取值范围为(0,π4);
③ab的取值范围为(2,3);
④1tanB−1tanA+2sinA的最小值为22.
A.0个B.1个C.2个D.3个
考点七 最值问题(三角函数法)
典例1.(2025•辽宁二模)在等边三角形ABC中,D、E、F分别在边AB、BC、AC上,且DE=3,DF=2,∠DEF=90°,则三角形ABC面积的最大值是( )
A.733B.23C.73D.63
典例2.(2025•甘肃模拟)在锐角△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a2=bcsinA+(b﹣c)2,则2b2+c2bc的取值范围为( )
A.(4315,5915) B.[22,4315)C.[22,5915) D.[22,+∞)
【总结】
求边之间关系式的最值,可利用正余弦定理把边化为角,若式子中含有两个角,利用A+B+C=π化为一个角,再利用三角恒等变换把式子化为y=Asin(ωx+φ)的形式,此时要注意该角的取值范围。
跟踪训练1.(2023•上饶二模)在△ABC中,A=π6,BC=2,则AC−3AB的最小值( )
A.﹣4B.−3C.2D.23
跟踪训练2.(2024·四川成都·模拟预测)设锐角△ABC的三个内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且c=2,B=2C,则a+b的取值范围为 ( )
A.2,10B.2+22,10C.2+22,4+23D.4+23,10
跟踪训练3.(2025•浙江模拟)在锐角△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若2bsinB+C2=5asin(A+C),则cb的取值范围为( )
A.(25,43)B.(25,53]C.[35,43)D.(35,53)
跟踪训练4.(2025•南通模拟)在△ABC中,若tanB=csA1+sinA,则tanA+2tanB的最小值为 .
考点八 解三角形综合解答题
典例1.(2025·陕西咸阳·三模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知3csinAcsB−asinBsinC=0.
(1)求角B;
(2)若b=23,c=4,求△ABC的周长;
(3)若a=22,C=5π12,求△ABC的面积.
典例2.(2025·江西新余·模拟预测)若△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且2sinB+sinA−B−π6=sin5π6−C.
(1)求A;
(2)若bcsC+ccsB=1,求△ABC面积的最大值.
跟踪训练1.(2025·广东惠州·模拟预测)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知△ABC恰好满足下面四个条件中的三个:①csA=12,②csB=−12,③a=3,④b=1
(1)问△ABC满足的是哪三个条件?请列举出来,并说明理由;
(2)求c.
跟踪训练2.(2025·海南海口·模拟预测)已知△ABC,其内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且1sinA=2csB2sinC+sinB.
(1)求A;
(2)若c=3,S△ABC=332,D为BC边上的中点,求AD的长.
跟踪训练3.(2025·海南·模拟预测)在△ABC中,角A, B, C所对应的边分别为a, b, c且满足csinAb−acsC=3.
(1)求A的大小;
(2)角A的平分线AD与边BC相交于点D,且AD=3,求2b+3c的最小值.
跟踪训练4.(2025·河北秦皇岛·模拟预测)在平面四边形ABCD中,BC⊥CD,AD=2,∠ACD=30°,∠CAD=45°.
(1)求AC的长.
(2)若△ABC为锐角三角形,求△ABC面积的取值范围.
1(2025·贵州贵阳·模拟预测)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若A=π3,a=3,c=1,则角C的大小是( )
A.5π6B.π6C.π3D.π6或5π6
2(2025·河南·三模)在△ABC中,内角A、B、C所对边分别为a、b、c,若C=π3,c2=94ab,则sinA−sinB=( )
A.±32B.±156C.±72D.±32
3(2025·山西·三模)在△ABC中,A=45∘,BC=10,AB=322AC,则△ABC的面积是( )
A.34B.32C.3D.12
4(2025·四川达州·模拟预测)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c.下列条件中能使△ABC唯一确定的是( )
A.A=45°,B=60°,C=75°
B.b=3,c=4,B=30°
C.b=3,c=2,B=60°
D.b=12,c=12,C=120°
5(2025·云南曲靖·二模)在△ABC中,角A,B,C所对边分别为a,b,c,若bcsC+ccsB=2atanA,且a=5.则△ABC外接圆的面积为( )
A.2516πB.254πC.25πD.100π
6(2024·内蒙古呼和浩特·一模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若a=3,b=2,则B+C的取值范围是( )
A.2π3,5π6B.2π3,π
C.5π6,πD.π2,5π6
7(2024·河北·模拟预测)在△ABC中,角A、B、C的对边分别为a、b、c,若c=3,b=2,∠BAC的平分线AD的长为465,则BC边上的高线AH的长等于( )
A.43B.423
C.2D.433
8(2025·江苏南通·模拟预测)图1是某长方体建筑,图2长方体ABCD−A1B1C1D1是该建筑的直观图,点N在AB的延长线上,MN是垂直于地面的测量标杆,高为ℎm.现测得BC长为am,在M处测得B1点的仰角为α,C1点的仰角为β,则建筑物的高BB1为( )(单位:m)
A.ℎ+a⋅sinα+βsinαsinβB.ℎ+a⋅sinαsinβsinα+βsinα−β
C.ℎ+asinα+βsinα−βD.ℎ+a⋅csαcsβsinα+βsinα−β
9(2025·江西景德镇·三模)如图,圭表是我国古代一种通过测量正午日影长度来推定节气的天文仪器,它包括一根直立的标竿(称为“表”)和一把呈南北方向水平固定摆放的与标竿垂直的长尺(称为“圭”).当正午太阳照射在表上时,日影便会投影在圭面上,太阳光与圭面成角也就是太阳高度角.圭面上日影长度最长的那一天定为冬至,投影点为冬至线.日影长度最短的那一天定为夏至,投影点为夏至线.已知景德镇冬至正午太阳高度角为36.9°tan36.9°≈34,夏至正午太阳高度角为θ°,表高42厘米,圭面上冬至线与夏至线之间的距离为50厘米,则sinθ−36.9°的值为( )
A.12B.13C.22D.33
10(2025·天津·二模)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知b=2acsC−π3.
(1)求A;
(2)若b=23c,且△ABC面积23,
(ⅰ)求a的值;(ⅱ)求cs2B−A.
1(2025·云南玉溪·模拟预测)在△ABC中,D是边BC上的点,且AC=CD,AB=2AC=3AD,则sinB=( )
A.23B.33C.66D.36
2(2025·江西新余·模拟预测)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=b,且sin2Csin2B=2(1+3sinC).则cb=( )
A.23B.32C.3−1D.6+22
3(2025·湖南长沙·二模)已知△ABC的面积为63,A=60∘,AB=3,B的内角平分线交边AC于点D,则S△ABDS△CBD的值为( )
A.37B.27C.72D.73
4(2025·安徽黄山·二模)如图1,为了测量两山顶M,N间的距离,飞机沿水平方向在A,B两点进行测量,A,B,M,N在同一个铅垂平面内,其平面图形如图2所示.已知∠ABM=30∘,∠BAN=45∘,∠MAN=60∘,∠MBN=90∘,AB=25,则MN=( )
A.53−1B.52C.53+1D.10
5(2025·河南许昌·模拟预测)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且acsA+bcsB=8ccsC,则tanB+tanC的最小值是( )
A.32B.332C.94D.33
6(2025·四川成都·模拟预测)双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1−c,0,F2c,0,以C的实轴为直径的圆记为D,过F1作D的切线与曲线C在第一象限交于点P,且S△F1PF2=4a2,则曲线C的离心率为( )
A.5+12B.5C.5−1D.3
7(2025·四川广安·模拟预测)已知在△ABC中,角A=60∘,边BC=a.点D在线段BC上满足AD=13AB+23AC,则线段AD长度的取值范围是( )
A.(0,3)B.(a3,2a3)C.(a3,a+3a3]D.(a2,a)
8(2024·全国·模拟预测)已知△ABC外接圆的半径为3BC3,D为边BC的中点,AD=12,∠BAC为钝角,则2AC−AB的取值范围是( )
A.−2,2B.−2,2C.−1,2D.−1,2
9(2025·河北邢台·三模)在平面直角坐标系中,点A(−1,1),B与A关于原点O对称,现以x轴为折痕,将x轴下方部分翻折,使其与上方部分构成直二面角, A,B两点相应变成A1,B1两点,将△A1OB1绕直线A1B1旋转一周得到一个旋转体,则该旋转体的内切球的表面积为( )
A.π4B.3π4C.3π2D.2π
10(2025·河南信阳·三模)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2的直线交C于P,Q两点(P在x轴上方),△F1PQ的周长为8,当∠F1PQ=90°时,△F1PQ的面积为83.
(1)求C的方程;
(2)若C的离心率不大于22,半径为r的圆M与F1P的延长线,F1Q的延长线及线段PQ均相切.
(i)当r=2时,求cs∠F1MF2;
(ii)求|PQ|2r的最大值.
1(2025·全国二卷·高考真题)在△ABC中,BC=2,AC=1+3,AB=6,则A=( )
A.45°B.60°C.120°D.135°
2(2023·北京·高考真题)在△ABC中,(a+c)(sinA−sinC)=b(sinA−sinB),则∠C=( )
A.π6B.π3C.2π3D.5π6
3(2023·全国乙卷·高考真题)正方形ABCD的边长是2,E是AB的中点,则EC⋅ED=( )
A.5B.3C.25D.5
4(2023·全国乙卷·高考真题)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若acsB−bcsA=c,且C=π5,则∠B=( )
A.π10B.π5C.3π10D.2π5
5(2023·全国甲卷·高考真题)已知四棱锥P−ABCD的底面是边长为4的正方形,PC=PD=3,∠PCA=45°,则△PBC的面积为( )
A.22B.32C.42D.62
6(2024·上海·高考真题)已知点B在点C正北方向,点D在点C的正东方向,BC=CD,存在点A满足∠BAC=16.5°,∠DAC=37°,则∠BCA= (精确到0.1度)
7(2025·北京·高考真题)在△ABC中,csA=−13,asinC=42.
(1)求c的值;
(2)再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使得△ABC存在,求BC边上的高.
条件①:a=6;条件②:asinB=1023;条件③:△ABC的面积为102.
8(2024·新课标Ⅰ卷·高考真题)记△ABC的内角A、B、C的对边分别为a,b,c,已知sinC=2csB,a2+b2−c2=2ab
(1)求B;
(2)若△ABC的面积为3+3,求c.
9(2024·北京·高考真题)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,∠A为钝角,a=7,sin2B=37bcsB.
(1)求∠A;
(2)从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使得△ABC存在,求△ABC的面积.
条件①:b=7;条件②:csB=1314;条件③:csinA=523.
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
10(2024·新课标Ⅱ卷·高考真题)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sinA+3csA=2.
(1)求A.
(2)若a=2,2bsinC=csin2B,求△ABC的周长.
5年考情
考题示例
考点分析
关联考点
2025年新Ⅱ卷,第5题,5分
余弦定理
无
2025年北京卷,第16题,10分
正弦定理与余弦定理
三角恒等变换
2024年上海卷,第11题,5分
正弦定理
两角和差公式
2024年北京卷,第16题,10分
正弦定理与余弦定理
三角恒等变换
2024年新I卷,第15题,5分
正余弦定理与面积公式
同角三角函数关系
2024年新Ⅱ卷,第15题,10分
正弦定理与余弦定理
三角恒等变换
2023年甲卷,第11题,5分
余弦定理和面积公式
无
2023年乙卷,第6题,5分
余弦定理
平面向量
2023年乙卷,第4题,5分
正弦定理
诱导公式
2023年北京卷,第10题,5分
正弦定理与余弦定理
无
A是锐角
A是直角或钝角
a≥b
a0)的左、右焦点分别为F1,F2,P是椭圆C上一点,若点F2关于∠PF1F2的角平分线l的对称点恰好是点P,且F1P⋅F1F2=−49a2,则C的离心率为( )
A.13B.23C.12D.37
【答案】A
【分析】根据给定条件,利用对称特征及余弦定理、数量积定义列式求出离心率.
【详解】由F2关于∠PF1F2的角平分线l的对称点恰好是点P,得PF1=F1F2=2c,
由椭圆的定义得PF2=2a−PF1=2a−2c,设∠PF1F2=α,
在△PF1F2中,由余弦定理得csα=PF12+F1F22−PF222PF1F1F2=4c2+4c2−(2a−2c)22⋅2c⋅2c=c2−a2+2ac2c2,
由F1P⋅F1F2=−49a2,得F1PF1F2csα=−49a2,则2c⋅2c⋅c2−a2+2ac2c2=−49a2,
整理得:c2+2ac−79a2=0,即9e2+18e−7=0,又00 , b>0,则a+b≥2ab (当且仅当a=b时,等号成立).
2 求某角的最值,可利用余弦定理把最值转化为边之间的最值,此时往往能用上基本不等式;求面积最值实际就是求两边积的最值,此时可用基本不等式的“和定求积”。
跟踪训练1.(2025•萍乡二模)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a=2,5sinA1+csA+csAsinA=3,则△ABC面积的最大值为( )
A.3B.32C.3D.23
【答案】A
【分析】首先利用同角三角函数的基本关系化简得sinA=35,csA=45,再结合余弦定理以及基本不等式知识得bc≤10,则三角形面积的最大值可求.
【解答】解:因为5sinA1+csA+csAsinA=3,
所以5sin2A+(1+csA)csA(1+csA)sinA=5−4cs2A+csA(1+csA)sinA
=−(4csA−5)(csA+1)(1+csA)sinA=−(4csA−5)sinA=3,
即5﹣4csA=3sinA,
又因为sin2A+cs2A=1,A∈(0,π),解得sinA=35,csA=45,
因为a=2,所以由余弦定理a2=b2+c2﹣2bccsA,
可得4=b2+c2−85bc≥2bc−85bc=25bc,
所以bc≤10,当且仅当b=c时取等号,
所以三角形面积S△ABC=12bcsinA=310bc≤310×10=3.
故选:A.
跟踪训练2.(2025•重庆模拟)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,(a+c)(sinA﹣sinC)+bsinB=asinB,b+2a=4,CA→=3CD→−2CB→,则线段CD长度的最小值为( )
A.2B.223C.3D.233
【答案】D
【分析】先通过正弦定理得到a2+b2﹣c2=ab,再通过余弦定理得到C=π3,对向量式整理得CD→=13CA→+23CB→,通过平方,将向量关系转化为数量关系即CD→2=19b2+49a2+29ab,利用基本不等式即可求解.
【解答】解:由(a+c)(sinA﹣sinC)+bsinB=asinB及正弦定理,
得(a+c)(a﹣c)+b2=ab,即a2+b2﹣c2=ab,
由余弦定理得,csC=a2+b2−c22ab=12,
∵C∈(0,π),
∴C=π3.
由CA→=3CD→−2CB→,CD→=13CA→+23CB→,
两边平方,得CD→2=19CA→+49CA→⋅CB→+49CB→2
即CD→2=19b2+49a2+49abcsC=19b2+49a2+29ab=19(b+2a)2−29ab≥19(b+2a)2−19(b+2a2)2=112(b+2a)2,
当且仅当b=2ab+2a=4,即a=1b=2时取等号,
即CD→2≥112(b+2a)2=43,
∴线段CD长度的最小值为233.
故选:D.
跟踪训练3.(2025•黄浦区三模)在△ABC中,内角A、B、C所对的边分别为a、b、c,若acsA,bcsB,ccsC成等差数列,则sinCcsAcsB的最小值为( )
A.3B.23C.4D.5
【答案】A
【分析】根据等差中项的概念和三角恒等变换,化简得tanAtanC=3,然后将sinCcsAcsB化简为关于tanA,tanC的表达式,利用基本不等式可得.
【解答】解:因为acsA,bcsB,ccsC成等差数列,
所以acsA+ccsC=2bcsB,
由正弦定理得sinAcsA+sinCcsC=2sinBcsB,
可得csB(sinAcsC+csAsinC)=2sinBcsAcsC,
即csBsin(A+C)=2sinBcsAcsC,
在△ABC中,sin(A+C)=sinB>0,
可得csB=2csAcsC,
而csB=﹣cs(A+C)=﹣csAcsC+sinAsinC,
可得3csAcsC=sinAsinC=0,
得tanAtanC=3,
又在△ABC中,A,C最多有一个是钝角,
所以tanA>0,tanC>0,
因为sinCcsAcsB=sin(A+B)csAcsB=sinAcsB+csAsinBcsAcsB
=tanA+tanB=tanA﹣tan(A+C)
=tanA−tanA+tanC1−tanAtanC,
由基本不等式得32tanA+12tanC≥232tanA⋅12tanC=3,
所以sinCcsAcsB≥3,当且仅当32tanA=12tanCtanAtanC=3,即tanA=1,tanC=3时等号成立,
所以sinCcsAcsB的最小值为3.
故选:A.
跟踪训练4.(2025•威远一模)在锐角△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若c﹣b=2bcsA,则下列4个结论中正确的有( )个.
①B=2A;
②B的取值范围为(0,π4);
③ab的取值范围为(2,3);
④1tanB−1tanA+2sinA的最小值为22.
A.0个B.1个C.2个D.3个
【答案】B
【分析】利用三角恒等变换可判定①;利用三角形为锐角三角形可得B的范围判定②;利用正弦定理可判定③;利用三角恒等变换及对勾函数的性质可判定④.
【解答】解:因为c﹣b=2bcsA,由正弦定理得sinC﹣sinB=2sinBcsA,
又sinC=sin(A+B)=sinAcsB+csAsinB,
所以sinAcsB+csAsinB﹣sinB=2sinBcsA,
所以sinAcsB﹣csAsinB=sin(A﹣B)=sinB,
因为A,B,C均为锐角,所以A﹣B=B,即A=2B,故①错误;
由①知,A=2B,则有0<2B<π2,0<π−3B<π2,则有π6<B<π4,故②错误;
由正弦定理及A=2B,可得ab=sinAsinB=2sinBcsBsinB=2csB∈(2,3),故③正确;
因为1tanB−1tanA+2sinA=sin(A−B)sinBsinA+2sinA=sin(2B−B)sinBsinA+2sinA=1sinA+2sinA,
易知π3<A<π2,所以32<sinA<1,令t=sinA,则32<t<1,
令f(t)=1t+2t,由对勾函数的性质可知,f(t)=1t+2t在(32,1)上单调递增,
又f(32)=132+2×32=533,f(1)=1+2×1=3,
所以1tanB−1tanA+2sinA=1sinA+2sinA∈(533,3),故④错误.
故选:B.
考点七 最值问题(三角函数法)
典例1.(2025•辽宁二模)在等边三角形ABC中,D、E、F分别在边AB、BC、AC上,且DE=3,DF=2,∠DEF=90°,则三角形ABC面积的最大值是( )
A.733B.23C.73D.63
【答案】A
【分析】设∠DEB=θ,由正弦定理,结合三角恒等变换及三角形面积公式求得结论.
【解答】解:设∠DEB=θ,则∠FEC=π2−θ,∠BED=2π3−θ,∠CFE=π6+θ,
因为∠DEF=π2,DF=2,DE=3,
所以EF=1,
在△BDE中,由正弦定理有DEsin∠DBE=BEsin∠BDE,
即3sinπ3=BEsin(2π3−θ),
所以BE=2sin(2π3−θ)=3csθ+sinθ,
同理,在△ECF中,EC=233sin(π6+θ)=33csθ+sinθ,
所以△ABC的边长BC=BE+EC=3csθ+sinθ+33csθ+sinθ=2213sin(θ+φ),
其中tanφ=233,因为θ∈(0,π2),
所以当θ+φ=π2时,BC取得最大值为2213,
所以S△ABC=34BC2≤34×283=733.
故选:A.
典例2.(2025•甘肃模拟)在锐角△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a2=bcsinA+(b﹣c)2,则2b2+c2bc的取值范围为( )
A.(4315,5915)B.[22,4315)
C.[22,5915)D.[22,+∞)
【答案】C
【分析】由题意及余弦定理可得2csA=2﹣sinA,再在锐角三角形中,可得sinA,csA的值,由正弦定理可得bc的范围,进而可得2b2+c2bc的范围.
【解答】解:因为a2=bcsinA+(b﹣c)2,整理可得:b2+c2﹣a2=bc(2﹣sinA),
由余弦定理可得:b2+c2﹣a2=2bccsA,
所以2csA=2﹣sinA,
在锐角△ABC中,csA>0,
所以21−sin2A=2﹣sinA,
解得sinA=45或sinA=0(舍),
所以csA=35,
可得bc=sinBsinC=sin(A+C)sinC=sinAcsC+csAsinCsinC=45tanC+35,
由B+C=π﹣A,且B∈(0,π2),π−A∈(π2,π),解得C∈(π2−A,π−A)∩(0,π2)=(π2−A,π2),
所以tanC>1tanA=34,所以1tanC∈(0,43),
所以bc∈(35,53),设t=bc,其中t∈(35,53),
所以y=2b2+c2bc=2t2+1t=2t+1t≥22,当且仅当2t=1t时,即t=22时取最小值22,
由于35<22<53,且函数f(t)=2t+1t在(35,22]上单调递减,
函数y=2t+1t在[22,53)上单调递增,
又f(35)=2×35+53=4315,f(53)=2×53+35=5915,
所以函数y∈[22,5915).
故选:C.
【总结】
求边之间关系式的最值,可利用正余弦定理把边化为角,若式子中含有两个角,利用A+B+C=π化为一个角,再利用三角恒等变换把式子化为y=Asin(ωx+φ)的形式,此时要注意该角的取值范围。
跟踪训练1.(2023•上饶二模)在△ABC中,A=π6,BC=2,则AC−3AB的最小值( )
A.﹣4B.−3C.2D.23
【答案】A
【分析】利用正弦定理将边化角,再转化为关于C角的三角函数,结合余弦函数的性质计算可得.
【解答】解:在△ABC中,根据题意及正弦定理可得:
ACsinB=ABsinC=BCsinA=4,
∴AC=4sinB,AB=4sinC,
∴AC−3AB=4(sinB−3sinC)=4[sin(5π6−C)−3sinC]
=4(sin5π6csC−cs5π6sinC−3sinC)
=4(12csC+32sinC−3sinC)
=4(12csC−32sinC)=4cs(C+π3),
又C∈(0,5π6),∴C+π3∈(π3,7π6),
∴cs(C+π3)∈[−1,12),
∴4cs(C+π3)∈[−4,2),
∴AC−3AB的最小值为﹣4.
故选:A.
跟踪训练2.(2024·四川成都·模拟预测)设锐角△ABC的三个内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且c=2,B=2C,则a+b的取值范围为 ( )
A.2,10B.2+22,10C.2+22,4+23D.4+23,10
【答案】C
【分析】根据正弦定理,转化为三角函数,化简后换元,根据二次函数的单调性求范围即可.
【详解】在△ABC中,由B=2C可得A=π−3C,
由正弦定理asinπ−3C=bsin2C=csinC得:a+b=2sin3C+sin2CsinC=2sinCcs2C+csCsin2C+2sinCcsCsinC=24cs2C+2csC−1
又△ABC为锐角三角形,所以0
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