本题导读
本题考查辅助角公式与三角方程求解。核心在于两边平方代数消元法、辅助角逆向化简法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2004年北京卷(理)) 在 中, , ,,求 的值和 的面积.
🔍【思路分析】
破题导航
- 求解 :
- 观察已知等式 ,可采用两边同时平方的方法,转化为包含 的代数式,求出 的值。
- 或者是利用辅助角公式将左边化为 ,从而解出具体的内角 。
- 结合三角形内角范围约束,确定 与 的符号,进而求得 。
- 求解 的面积:已知两邻边 、 及其夹角 的正弦值,直接套用面积公式 。
✅【答案】
Success
的值为 ; 的面积为
✍【详细解析】
Abstract
第一步:求解 的值 解法一(两边平方消元法): 已知在 中:
将上式两边同时进行平方: 展开得:
利用同角三角函数恒等式 代入简化: 1 + 2\sin A\cos A = \frac{1}{2} \implies 2\sin A\cos A = -\frac{1}{2}\sin 2A = -\frac{1}{2}$$
因为 ,且在 中内角 恒成立, 所以必有 (即角 是一个钝角,且 )。
由 , 由于 ,开方取正值:
联立方程组: 两式相加除以 2 得: ; 两式相减除以 2 得: 。
因此, 的值为:
解法二(辅助角变换法): 对已知等式左端应用辅助角公式合并: 两边同除以 :
因为 为 的内角,故 ,从而有: 在此区间内,满足正弦值等于 的角有且仅有一个:
故:
第二步:求解 的面积 由解法二(或解法一中的方程解)直接可得角 的正弦值:
已知三角形的邻边长度为 ,。 根据三角形面积的边角求积公式:
代入具体的数值进行控算:
答: 的值为 ; 的面积为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:正余弦齐次方程的平方消元技巧;内角定义域对三角函数符号的截断约束;大纲三角形面积公式。
- 核心方法:两角和差三角公式法、面积公式代入法。
- 避坑指南:
- 漏掉大前提导致象限判定失误:在由 判定角 的范围时,必须根据 且积为负,严格锁定 为负,从而判定 是第二象限钝角。防止错看作第四象限。
- 两角和正切公式底数符号弄错:在计算 分母有理化时,注意分母为负数 ,注意整体符号的提取。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 本题是 2004 年高考北京卷理科数学解答题的第一题(第 15 题位置),属于大纲中测试三角恒等变形与解三角形基本功的常规送分题。
- 结论推广: 本题涉及的 模型是解析几何与复变函数中最经典的齐次线性方程(First-order linear trigonometric equation)。一般地,在平面三角形中,已知 ,则该内角 存在非退化实数解的充要条件为 。其对应的正弦值可直接由一元二次代数方程的根表达为 。该模型构成了所有三角代数系统降维消元的核心底层工具。
🔗【关联脉络】
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