本题导读
本题考查等差数列与等比数列的性质,以及三角形内角和定理与余弦定理的综合应用。
📌【题干】
Question
(1977年江苏卷) (1) 若三角形三内角成等差数列,求证:必有一内角为 .
(2) 若三角形三内角成等差数列,而且三边又成等比数列,求证:三角形三内角都是 .
🔍【思路分析】
破题导航
对称设元:设三个内角为 、 、 ( 为中间角, 为公差)。
用内角和定理:。
消去公差:代入后 、 相消,得 ,即 。
用(1)的结论:
- 设三内角为 ,对应三边为 。
- 由(1)得 。
- 用等比中项:
- 三边成等比,得 。
- 用余弦定理:
- 由 ,。
- 把 和 代入,得关于 的二次方程。
配方:整理成 ,得 ,从而三边相等。
✅【答案】
Success
(1)(2)均证明见解析
✍【详细解析】
Abstract
证明:
第一步:对称设元 设三角形的三个内角由小到大为 。 因为它们成等差数列,可设:
第二步:用内角和定理
代入:
与 相消:
- 第三步:解出中间角
由此可知,成等差数列的三个内角中,中间角必为 。
所以,原命题得证。
证明:
第一步:用(1)的结论 设三内角由小到大为 ,对应三边为 。 因为 成等差数列,由(1)得:
第二步:用等比中项 因为三边 成等比数列,由等比中项:
第三步:用余弦定理 在 中:
代入 ,:
- 第四步:联立配方 把 ①()代入 ②:
移项:
配方:
得:
- 第五步:得结论 把 代入 ①:
边长为正,故 。
于是 ,三角形为等边三角形。 所以:
原命题得证.
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:等差数列的对称设元、三角形内角和。
- 核心方法:对称设元法。
- 避坑指南:
交代内角和定理:证明时须明确写出”由三角形内角和为 “,这是列方程的依据。
注意单位:结果应写 ,带角度符号,不能写成纯数字 60。
- 核心考点:等比中项、余弦定理、完全平方式。
- 核心方法:代数消元恒等变形法。
- 避坑指南:
不要用正弦定理硬转:看到 就用正弦定理化为 ,再用和差化积,会引入超越方程,运算复杂。已知两边一角或三边与特殊角,宜用余弦定理建立代数方程。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:本题为 1977 年江苏卷第 5 题,考查等差数列、等比数列与三角形几何性质的结合。
结论推广:奇数个()数成等差数列,且和为 ,则中间项等于 。本题三个内角和为 ,中间角为 。
试题探源:本题为 1977 年江苏卷第 5 题,考查解三角形与数列的综合。
结论推广:三角形三边成等比数列(公比 )时,由两边之和大于第三边可得 。若再要求三内角成等差数列(即 ),则可得 ,公比 。
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