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三角函数之目:2013年理数全国卷A题17

三角函数之目:2013年理数全国卷A题17

作者: 易水樵 | 来源:发表于2021-01-25 00:20 被阅读0次

    2013年理数全国卷A题17(本题满分12分)

    如图,在 \triangle ABC 中,\angle ABC=90°, AB=\sqrt{3},BC=1,P\triangle ABC 内一点,\angle BPC=90°.

    (Ⅰ)若 PB=\dfrac{1}{2},求 PA

    (Ⅱ)若 \angle APB = 150°,求 \tan \angle PBA


    【解答第1问】

    我们从一个小学级别的问题开局:

    \boxed{\mathbb{Q}} 图中有几个三角形?有没有特殊的三角形?

    \boxed{\mathbb{A}} 回答是:图中有4个三角形:\triangle ABC,\triangle PAB,\triangle PBC,\triangle PCA

    而且,在4个三角形中,有两个是直角三角形:Rt\triangle ABC,Rt\triangle PBC

    应用初中的数学知识,可以得出结论:\angle PCB = \angle PBA (同一个角的余角相等)

    Rt\triangle PBC 中,\sin \angle PCB=\dfrac{PB}{PC}=\dfrac{1}{2}

    \sin \angle PCB = \dfrac{1}{2} \;\Rightarrow\; \cos \angle PCB=\dfrac{\sqrt{3}}{2}

    依据余弦定理可得:

    PA^2=AB^2+PB^2-2\cdot AB \cdot PB \cdot \cos \angle PCB

    =3+\dfrac{1}{4}-2\cdot \sqrt{3} \cdot \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2}

    =\dfrac{7}{4}

    \therefore PA=\dfrac{\sqrt{7}}{2}


    【解答第2问】

    不妨记 \theta = \angle PBA

    \angle PCB = \angle PBA \Rightarrow PB=BC \cdot \sin\theta=\sin\theta

    \triangle PBA 中应用正弦定理:

    PA=\dfrac{AB}{\sin 150°} \cdot \sin\theta

    =2\sqrt{3}\sin\theta

    \triangle PBA 中应用余弦定理:

    AB^2=PA^2+PB^2-2PA\cdot PB\cdot \cos 150°

    3=12\sin^2\theta+\sin^2\theta + 6 \sin^2\theta

    \therefore \sin^2\theta=\dfrac{3}{19}

    \dfrac{1}{\tan^2\theta}+1=\dfrac{1}{ \sin^2\theta } =\dfrac{19}{3}

    \tan^2\theta=\dfrac{3}{16}

    \because \theta \lt 90°

    \therefore \tan\theta=\dfrac{\sqrt{3}}{4}


    【提炼与提高】

    解答三角形的问题,一定要学会看图。『图中有几个三角形?有没有特殊的三角形?』这是一个简单又实用的问题。

    假如图中有直角三角形,那是好消息,从三角函数的角度来看,直角三角形比较『简单』。

    从例题的角度,正弦定理和余弦定理是年年出现的必考内容。从解题的角度,这两个定理是看家本领。

    在本题中,两个定理配合使用,十分典型。


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