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例題精講 · 第 00424 題 · 自編四組數據兩題·b sin A = 4 就是那條分界線

已知兩邊及其中一邊的對角(SSA),解的個數不是靠感覺:比較 a 與 b·sin A 及 b 即可分檔。本文用四組自編數據配兩問,練「正弦定理求 sin B → 按 a 與 b sinA/b 分檔 → 兩解時分別回算 C 與 c」;含四檔對照表與餘弦定理互驗。數據均為原創自編示意題,不取自任何題庫或試卷。

00424題號全 1000 篇 · 第 第71輪 / 第71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——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

設已知 a、b、A(A 為 a 的對角,SSA)。正弦定理給 sin B = b·sin A / a。分檔只看兩個量:h = b·sin A(b 邊上的「高」)與 b 本身:

a < h 無解(sin B > 1);a = h 一解(B = 90°);h < a < b 兩解(B 與 180°−B 都合法);a ≥ b 一解(鈍角補解會使 A+B ≥ 180°)。兩解時必須分別回算 C = 180°−A−B 與 c,不能只寫一個。下面四組數據均為自編示意。

二、逐題精講

題1

題1 四檔判定與兩解回算(計算+簡答)

自編四組(統一 b = 8,A = 30°,故 h = b sin A = 8×0.5 = 4):
① a=3 ② a=4 ③ a=6 ④ a=9。
(1) 逐組判無解/一解/兩解,寫出判據;對有解的組求 B(兩解組寫兩個)。
(2) 對兩解組分別求 C 與 c(用 c = a·sin C / sin A),並用餘弦定理解 c 的二次方程作互驗。
(3) 說明為什麼「a ≥ b」時補解 180°−B 一定不合法。

解析

(1) h = 8·sin30° = 8×0.5 = 4。
· ① a=3 < h=4:sin B = 4/3 = 1.333 > 1 → 無解。
· ② a=4 = h:sin B = 4/4 = 1 → B = 90°,一解(直角三角形);C = 180−30−90 = 60°,c = a·sin60/sin30 = 4×(√3/2)/(1/2) = 4√3 ≈ 6.928。
· ③ h=4 < a=6 < b=8:sin B = 4/6 = 0.666667 → B₁ = 41.8103°、B₂ = 180°−41.8103° = 138.1897°。兩解合法性:C₁ = 180−30−41.8103 = 108.1897° > 0 ✅;C₂ = 180−30−138.1897 = 11.8103° > 0 ✅,兩解都成立。
· ④ a=9 ≥ b=8:sin B = 4/9 = 0.444444 → B₁ = 26.3878°,補解 B₂ = 153.6122° 會使 A+B₂ = 30+153.6122 = 183.6122° > 180° → 不合法,故一解;C = 180−30−26.3878 = 123.6122°。

(2) 兩解組 ③ 的 c 回算(a=6, sin A=0.5,故 c = 12·sin C):
· B₁ 路:C₁=108.1897°,sin C₁ = 0.949918 → c₁ = 12×0.949918 = 11.3990;
· B₂ 路:C₂=11.8103°,sin C₂ = 0.204624 → c₂ = 12×0.204624 = 2.4555。
餘弦定理互驗:a² = b² + c² − 2bc·cos A → 36 = 64 + c² − 16c·(√3/2) → c² − 8√3·c + 28 = 0(8√3≈13.8564)。
判別式 Δ = (8√3)² − 4×28 = 192 − 112 = 80 > 0,兩根 c = [8√3 ± √80]/2 = 4√3 ± 2√5:
4√3 + 2√5 = 6.9282 + 4.4721 = 11.4003;4√3 − 2√5 = 6.9282 − 4.4721 = 2.4561。
與正弦定理的 11.3990 / 2.4555 取位內一致(差來自角度四位取位)✅。二次方程兩根為正,正對應兩解——這給了一條不靠「補角合法性」的獨立判據:Δ>0 且兩根均正 ⇒ 兩解。

(3) a ≥ b 時補解不合法:由正弦定理 a/sin A = b/sin B,a ≥ b 等價於 sin A ≥ sin B;在 A=30° 這類銳角情形下,B₁ 必 ≤ A 或與 A 同側,而補解 B₂ = 180° − B₁ ≥ 150°(因 B₁ ≤ 30°),於是 A + B₂ ≥ 30°+150° = 180°(本題 183.61° 更明顯),C ≤ 0,三角形不成立。一般表述:大邊對大角,a ≥ b 要求 A ≥ B,故 B 只能是銳角那個解;補解是鈍角,必使 A+B 超限。回驗:④ 的 B₁=26.3878° ≤ A=30° ✅ 與 a=9>b=8 一致。

答案 (1) h=4;①無解(sinB=4/3>1)、②一解 B=90°、③兩解 B=41.8103°/138.1897°、④一解 B=26.3878°(補解使 A+B=183.61°>180°)。(2) c₁=11.3990、c₂=2.4555;餘弦定理 c²−8√3c+28=0 兩根 4√3±2√5≈11.4003/2.4561,取位內一致(差來自 B 四位取位)。(3) a≥b ⇒ A≥B,補解為鈍角必使 A+B>180°、C≤0。

採分點 h=4 1 分;四檔判定各 1 分;兩解 B 值 1 分;兩 C 合法性 1 分;c₁/c₂ 1 分;餘弦定理方程 1 分;Δ=80 與兩根 1 分;兩路互驗一致 1 分;(3) 大邊對大角 1 分;A+B>180° 回算 1 分。

易錯點 把 h 算成 b/cosA;兩解組只寫一個 B;忘記驗 C>0 就保留補解;a≥b 仍保留兩個解;用餘弦定理時把 2bc cosA 係數算錯(應為 16c·cos30);把二次方程兩根一正一負仍判兩解;角度取位差當成方法錯。

題2

題2 鈍角 A、邊角互化選路與面積

(1) 自編變式:b=8,A=120°(鈍角),a=9。判解的個數並求 B、C、c;說明「A 為鈍角」時分檔判據要怎麼改。
(2) 對③ 兩解組分別求三角形面積 S = ½·b·c·sin A,比較大小;再求兩解中外接圓半徑 R 是否相同。
(3) 歸納:什麼時候優先用正弦定理、什麼時候優先用餘弦定理?「邊角互化」各自適合什麼題型?

解析

(1) A=120° 為鈍角,則 a 必須是最大邊(鈍角對最大邊)。
sin B = b·sin A / a = 8·sin120°/9 = 8×(√3/2)/9 = 4√3/9 = 0.769800 → B₁ = 50.3360°;補解 B₂=129.6640° 會使 A+B₂ = 120+129.6640 = 249.6640° > 180°,不合法。且 a=9 > b=8 ✅ 滿足最大邊條件,故一解。
C = 180 − 120 − 50.3360 = 9.6640°;c = a·sin C / sin A = 9×0.167862/0.866025 = 1.7446。
餘弦定理互驗:81 = 64 + c² − 16c·cos120° = 64 + c² + 8c → c² + 8c − 17 = 0,正根 c = [−8 + √(64+68)]/2 = (−8+√132)/2 = (−8+11.4891)/2 = 1.7446,取位內一致 ✅(另一根為負,捨去)。
分檔改動:A 為鈍角時不再用「h=b sinA 與 b 比較」的四檔,改為單條件:a > b(且 a 為最大邊)才有一解,a ≤ b 一律無解。因為鈍角已佔去 >90°,剩下兩角之和 <90°,B 只能是銳角小角,不存在「兩解」空間;sin B < 1 只是必要非充分條件。回驗:若取 a=7 < b=8,sin B = 4√3/7 = 0.9897 < 1 看似有解,但 a<b 與「鈍角對最大邊」矛盾,餘弦定理給 c²+8c+15=0 兩根皆負 → 無解 ✅。

(2) 面積與 R(③組 a=6, b=8, A=30°):
S = ½·b·c·sin A = ½×8×c×0.5 = 2c。
· B₁ 路 c₁=11.3990 → S₁ = 22.7980;
· B₂ 路 c₂=2.4555 → S₂ = 4.9110;
S₁/S₂ = c₁/c₂ = 4.6422(兩解面積差約 4.64 倍)。用精確根核:(4√3+2√5)/(4√3−2√5) = 11.4003/2.4561 = 4.6416,取位內一致 ✅。
外接圓半徑:R = a/(2 sin A) = 6/(2×0.5) = 6。兩解相同——因為 a 與 A 是題給固定量,R 只由這一組「邊及其對角」決定,與取 B₁ 還是 B₂ 無關。回驗:R = b/(2 sin B) = 8/(2×0.666667) = 6 ✅;R = c₁/(2 sin C₁) = 11.3990/(2×0.949918) = 6.0000 ✅,三路閉合。結論:SSA 兩解共享同一個外接圓,差別只在 B、C、c 與面積。

(3) 選路歸納:
· 優先正弦定理:已知「一邊及其對角」(a 與 A 成對出現),要求角(sin B = b sin A / a)或求外接圓半徑 R = a/(2 sin A);SSA 判解個數也靠它。
· 優先餘弦定理:已知兩邊及夾角(SAS)求第三邊、已知三邊(SSS)求角、或SSA 想避開「補角合法性」討論——把 c 當未知數解二次方程,Δ 與根的正負直接給解的個數(本題 Δ=80>0 兩根正 ⇒ 兩解)。
· 邊角互化:「角化邊」(用餘弦定理把 cos A 換成 (b²+c²−a²)/(2bc))適合判斷形狀、證恆等式、求範圍;「邊化角」(用正弦定理把 a=2R sin A 代入)適合齊次式化簡、求 R、判解個數。
紀律:凡 SSA,先算 h=b sinA 分檔;凡出現補角,必驗 C>0;能用餘弦定理解二次方程時,拿 Δ 與根的正負再獨立核一遍。

答案 (1) A=120° 鈍角時改為「a>b 且 a 為最大邊才一解」;本題一解 B≈50.3360°、C≈9.6640°、c≈1.7446,餘弦定理 c²+8c−17=0 正根互驗。(2) S₁=22.7980、S₂=4.9110(比約 4.64 倍);兩解 R 同為 6,三路閉合。(3) 選路與邊角互化歸納見上。

採分點 鈍角改判據 1 分;a>b 最大邊條件 1 分;B≈50.3360° 1 分;C 與 c 1 分;c²+8c−17=0 正根互驗 1 分;a≤b 無解回驗 1 分;S=2c 兩值 1 分;面積比 1 分;R=6 三路閉合 1 分;兩類選路各 1 分;邊角互化兩類 1 分;SSA 紀律 1 分。

易錯點 鈍角 A 仍套 h 四檔判兩解;用 sinB<1 就斷言有解(忽略 a>b);補解不驗 A+B;把兩解外接圓判成不同;面積用 ½ab sinC 卻錯代角;餘弦定理 cos120° 符號寫成負負得正;二次方程負根不捨。

三、規律小結與對照表

a 與 h=b sinA、bsin B解數補解合法性餘弦定理 Δ本題組
a<h>1無解—無實根① a=3
a=h=1一解(B=90°)—Δ=0② a=4
h<a<b(0,1)兩解兩個 C 均>0Δ>0 兩根正③ a=6
a≥b(0,1)一解A+B₂>180°一正根(另根不合)④ a=9
A 鈍角需 a>b 且最大邊一解或無解補解必不合法負根捨去(1) A=120°
兩解 Ra/(2sinA)相同——R=6
兩解面積S=½bc sinA=2cS₁/S₂=c₁/c₂——22.798/4.911
c 二次方程c²−8√3c+28=0兩解—Δ=804√3±2√5
邊角互化角化邊 / 邊化角———判形狀 / 求 R

SSA 只記「先算 h = b·sin A,再按 a 與 h、b 分四檔」:a<h 無解、a=h 一解、h<a<b 兩解、a≥b 一解。本題 b=8、A=30° 得 h=4,兩解組 B=41.8103°/138.1897°、c=11.3990/2.4555,用餘弦定理 c²−8√3c+28=0(Δ=80,兩根 4√3±2√5)獨立互驗;兩解共享 R=6 而面積差約 4.64 倍。A 為鈍角時改判「a 必須最大邊」,不再套四檔。凡補解必驗 C>0。數據均為自編示意,不代表任何真題或題庫題目。

四、自測清單

  • □ 先算 h=b·sinA,再按 a 與 h、b 分四檔;
  • □ 兩解時寫出 B 與 180°−B,並分別驗 C>0;
  • □ a≥b 或 A 鈍角時排除鈍角補解;
  • □ 用餘弦定理解 c 的二次方程,拿 Δ 與根的正負互驗;
  • □ 兩解 R 相同、面積隨 c 變,不混答;
  • □ 已知「邊及其對角」優先正弦,SAS/SSS 優先餘弦。
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:

  • 人教版高中教材(數學):導數及其應用、三角函數、數列、計數與概率相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(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、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招數學·解三角形 SSA:兩解、一解、無解的邊界與邊角互化
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