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例題精講 · 第 00022 題 · 先定用哪條定理·再驗解

解三角形的第一道關口是選定理與邊角互化。本組三道自編仿真題依次練:正弦定理求邊與角(含「大邊對大角」驗根)、邊角互化判斷三角形形狀、正弦定理與面積公式綜合(含兩解情形討論)。每題給出完整推導、結果與解的合理性驗算、採分點和高頻錯因。

00022題號全 1000 篇 · 第 第4輪 / 第4冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——按課程標準與聯招常見考點範圍編寫,非真題原文;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 解三角形(一)

一、選定理的兩條判據

正弦定理 a/sinA = b/sinB = c/sinC = 2R:適合已知兩角一邊,或已知兩邊及其中一邊的對角(後者要防兩解)。
餘弦定理 a² = b² + c² − 2bc·cosA:適合已知三邊或兩邊及夾角。
邊角互化:由正弦定理 a=2R sinA 等,把式子裡的「邊」全換成「角的正弦」或反過來,常用來判斷三角形形狀。面積 S = ½ab sinC = ½bc sinA = ½ca sinB。

二、題1 正弦定理求邊,並用「大邊對大角」驗

題目 在 △ABC 中,已知 A = 30°,B = 45°,a = 2。求 b、c 與 C。

審題眼 兩角一邊 → 正弦定理;先由內角和求 C,再一口氣算 b、c。

規範作答

C = 180° − A − B = 180° − 30° − 45° = 105°。

由正弦定理 a/sinA = b/sinB = c/sinC = 2/sin30° = 2/(1/2) = 4。
b = 4 sin45° = 4 × (√2/2) = 2√2;
sin105° = sin(60°+45°) = sin60°cos45° + cos60°sin45° = (√3/2)(√2/2) + (1/2)(√2/2) = (√6 + √2)/4;
c = 4 sin105° = √6 + √2。

驗根(必寫) 角的大小 A=30° < B=45° < C=105°,對應邊應為 a < b < c:a=2,b=2√2≈2.83,c=√6+√2≈2.45+1.41=3.86,確有 2 < 2.83 < 3.86 ✓ 與「大邊對大角」一致。另三角形兩邊之和大於第三邊:2 + 2.83 > 3.86 ✓。

採分點 求 C(1分);寫出正弦定理並算出比值 2R=4(2分);b 值(1分);sin105° 的和角公式展開(2分);c 值(1分);「大邊對大角」驗算(1分,常被漏)。

易錯點 ① 把 2R 當成 a·sinA(應為 a/sinA);② sin105° 展開符號寫錯或誤用 sin(60°−45°);③ 忘記先求 C 就想算 c;④ 不驗解,符號錯看不出來。

三、題2 邊角互化判斷三角形形狀

題目 在 △ABC 中,若 a cosA = b cosB,試判斷 △ABC 的形狀。

審題眼 「邊 × 角的餘弦」混合式 → 用正弦定理把邊換成角的正弦,別急著用餘弦定理展開(那樣會繞進邊長代數)。

規範作答(邊化角)

由正弦定理 a = 2R sinA、b = 2R sinB,代入得
2R sinA cosA = 2R sinB cosB → sin2A = sin2B。

因 A、B ∈ (0, π),故 2A、2B ∈ (0, 2π)。由 sin2A = sin2B 得兩類情形:
① 2A = 2B → A = B,即 a = b,△ABC 為等腰三角形;
② 2A + 2B = π(正弦相等的兩角互補)→ A + B = π/2,故 C = π/2,△ABC 為直角三角形。

綜上,△ABC 為等腰三角形或直角三角形(兩者可同時成立,即等腰直角三角形,也包含在內)。

驗算 等腰情形取 A=B=50°:a cosA 與 b cosB 因 a=b、cosA=cosB 相等 ✓;直角情形取 C=90°、A=30°、B=60°:a=2R·½=R,b=2R·(√3/2)=√3R,a cosA = R·(√3/2)=√3R/2,b cosB = √3R·(1/2)=√3R/2 ✓ 相等。

採分點 寫出邊化角的替換(2分);化為 sin2A = sin2B(2分);分兩類討論(各2分,本題最大區分點);結論寫「等腰或直角」(1分);驗算或說明兩者可兼有(1分)。

易錯點 ① 由 sin2A=sin2B 直接約掉得 A=B,漏掉互補的直角情形(最高發);② 邊角互化時忘了共同的 2R 可直接約去;③ 結論只寫一種;④ 忽略 2A、2B 的範圍,多解亂判。

四、題3 兩解情形與面積

題目 在 △ABC 中,a = 2√3,b = 2,A = 60°。求 B、C 及 △ABC 的面積。

審題眼 兩邊及其中一邊的對角(SSA) → 正弦定理求 sinB 後,必須討論 B 是銳角還是鈍角,並用「a > b ⇔ A > B」篩掉不合法的解。

規範作答

由正弦定理 a/sinA = b/sinB 得 sinB = b sinA / a = 2 × (√3/2) / (2√3) = √3/(2√3) = 1/2。

故 B = 30° 或 B = 150°。
篩解:因 a = 2√3 ≈ 3.46 > b = 2,由大邊對大角必有 A > B;而 A = 60°,B = 150° 時 A > B 不成立(且 60°+150° > 180°),故捨去 B = 150°。取 B = 30°。

C = 180° − 60° − 30° = 90°。
面積 S = ½ a b sinC = ½ × 2√3 × 2 × sin90° = 2√3。

驗算 C=90° 為直角三角形,斜邊應為 c;由勾股 c² = a² + b² = 12 + 4 = 16 → c = 4;再由正弦定理 c/sinC = 4/1 = 4,而 a/sinA = 2√3/(√3/2) = 4 ✓ 一致。另 S = ½ × 兩直角邊 = ½ × 2√3 × 2 = 2√3 ✓。

採分點 寫出正弦定理並求 sinB=1/2(2分);列出 B 的兩個候選(1分);用大邊對大角/內角和篩去 150°(2分,本題題眼);求 C(1分);面積公式與結果(2分);驗算(1分)。

易錯點 ① SSA 題只取銳角解、不寫篩解過程(答案碰巧對但過程分丟);② 忘記「a>b ⇔ A>B」這條篩解判據;③ 面積誤用 ½ab·sinA(夾角應為 C,不是 A);④ 把 150° 也保留,算出負的 C。

五、解三角形書寫清單

  • □ 先判條件類型:兩角一邊/SSA → 正弦定理;三邊/兩邊夾角 → 餘弦定理;
  • □ 已知兩角先求第三角;和角公式(如 sin105°)展開要寫全;
  • □ 邊角混合式優先用正弦定理邊化角,約去公共 2R;
  • □ 遇到 sin2A = sin2B 之類,必須分「相等」與「互補」兩類,別直接約;
  • □ SSA 題必寫篩解:用大邊對大角或內角和排除不合法解;
  • □ 面積公式看準夾角:S = ½ab sinC,兩邊必須是夾角 C 的鄰邊;
  • □ 收尾驗算:大邊對大角順序、兩邊和大於第三邊、或與勾股/正弦比值互驗;
  • □ 結果帶單位與角度符號,結論句寫全。

解三角形的分差,多在「漏一個解」和「多留一個不該留的解」。把篩解當成固定步驟寫出來,比算得更快更值分。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中數學必修第二冊:正弦定理、餘弦定理與三角形面積公式
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:解三角形考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目與解析為按常見考點編寫的教研整理,非官方試題與官方評分標準

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聯招數學·解三角形(一):正弦定理與邊角互化
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