本题导读
本题考查解三角形的应用。
📌【题干】
Question
(1977年福建卷(理)) 某大队在农田基本建设的规划中,要测定被障碍物隔开的两点 之间的距离,他们土法上马,在障碍物的两侧,选取两点 和 (如图),测得 ,求 和 之间的距离. (答案可用最简根式表示)
🔍【思路分析】
破题导航
- 核心突破:识别等边三角形:
- 观察 ,已知 且 。根据“有一个角是 的等腰三角形是等边三角形”的定理,可判定 是标准等边三角形。
- 由此推出隐藏结论:线段 ,且内部三个内角均为 ,即 。
- 角度转化与拆分:
- 将已知的整体大角进行拆解,转移到右侧的 中:
- 。
- 。
- 在 中,利用三角形内角和定理求出第三个角 。
- 分步求解线段长:
第一步:在 中,已知基底边 及三个内角。应用正弦定理求出侧边 (或 )的长度。由于 是特殊角,选用求 会更利于下一步在 中使用余弦定理。
第二步:聚焦于 ,此时已知 ,夹角 ,且已求得邻边 。直接套用余弦定理即可算出对边 的长度。
✅【答案】
Success
答: 和 之间的距离为 米
✍【详细解析】
Abstract
第一步:判定 的形状并提取隐藏条件 因为 在 中, , 且顶角 , 所以 为等边三角形。 根据等边三角形的性质,其三边相等、三角均为 :
第二步:转换角度至 中 结合题目给定的整体外角,计算 的内角:
在 中,由三角形内角和定理得顶角 :
- 第三步:应用正弦定理求解线段 在 中,根据正弦定理:
计算特殊角的正弦值 : 代入 的计算式中: 分子各项分别除以 进行化简:
- 第四步:应用余弦定理在 中求解总距离 在 中,已知 , , 且两边夹角 。 根据余弦定理:
代入相关数据,其中 :
为了方便开平方,提取完全平方数 : 观察括号内多项式 ,其可等价凑配为完全平方式:
高效配方技巧:由于 。我们寻找两个数,其乘积为 12,和为 10。这两个数为 6 和 4: 直接改写: 。
代回 表达式:
两边开平方取得最简根式结果:
答: 和 之间的距离为 米。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:等边三角形边界条件的隐性转化、正弦定理求边、复合二次根式的双重配方开方。
- 核心方法:几何切割代数化法、二重根式凑配完全平方项法。
- 避坑指南:
计算大雷区(二重根式化简卡壳):本题最容易拉开差距的地方不是列不出方程,而是最后算出来的 不知道如何开方。必须先提取公因式 ,再利用二重根式形如 的特征公式,将 巧妙拆解凑配为 ,才能顺利脱去外层根号得到最简根式答案。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 本题源于高中数学必修第二册第六章《平面向量及其应用》中关于解三角形实际应用的标准典型压轴大题。它将经典的“不可达距离测量”问题通过两个特殊三角形进行拼接复合,是考查学生数形结合与大数代数化简基本功的优秀考题。
结论推广: 本题模型属于标准的共源双侧非对称基线测距(双三角联动)模型。 可以一般化推广为:若以 且 的等边三角形底边为界向外侧辐射未知目标点 。若给定控制角 。则利用正弦与余弦定理的联动推演,其目标距离 的平方满足下列全能守恒通项结构: 在未来的各类复杂高考工程测量题中,熟知这种通过公共连接边(本题中的 和 )作为中介桥梁实现多板块几何结构数据跨界传输的思维逻辑,是一切解三角形压轴大题的通关密匙。
🔗【关联脉络】
Multi column
