张佶迪
邵阳市第二中学 湖南邵阳 422000
摘要:解三角形是高考中的重点题型,对正弦定理和余弦定理的考查比较灵活,且题型多变,多与三角形周长,面积有关,而三角形中的最值与范围问题又是一个重点。本文主要探究解三角形中求取最值和范围问题的解法,本文给出三种解法,并对比几种方法优劣。
关键词:高考数学;解三角形;正弦定理;余弦定理;
解三角形是高考中的重点题型,也是高考数学的高频考点。解三角形对正弦定理和余弦定理的考查比较灵活,题型多变,多与三角形周长,面积有关;有时也会与平面向量,三角恒等变换,不等式等结合考查。而三角形中的最值与范围问题又是一个重点。
处理这个最值问题解决方法主要有三种:
(1)利用正弦定理和三角函数有界性:已知一边及其对角,可利用正弦定理求出2R(R为外接圆半径),再通过边角互化和代入消元的方式,将多变量的表达式转化为关于角B或角C的函数,再利用降幂公式,辅助角公式等进行化简,建立目标函数后,问题将转化为三角函数求值域(最值)问题。
(2)利用基本不等式和余弦定理:根据余弦定理并配合基本不等式可求解b+c,bc,b2+c2的最值问题。
(3)利用数形结合和极限思想:已知三角形一边及其对角可知三角形外接圆半径,在该圆上固定三角形一边,根据同弧所对的圆周角相等可知该边所对应顶点在圆上运动,根据圆的对称性和极限思想可得取值范围或最值。
下面给出例题,探讨几种方法的优劣:
题型一:已知三角形一边及其对角
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法三:(数形结合与极限思想)
已知一边及其对角可得三角形外接圆半径为1,画出外接圆并在圆上固定A角所对边BC,根据同弧所对的圆周角相等可得三角形一顶点A在圆上运动,根据圆的对称性可得,当A点运动到优弧的中点A’处时,此时三角形ABC周长最大,此时三角形ABC为等腰三角形。当A点无限接近于B点或C点时,此时三角形ABC周长越来越小.可根据两边之和大于第三边得三角形ABC周长取值范围。
题型分析:本题为已知一边及其对角求解三角形面积范围。共有三种解法。解法一把边的问题利用正弦定理化为角的问题,然后通过利用公式化简从而建立关于B角的目标函数,根据角的范围和三角函数有界性可得出周长取值范围。解法二利用基本不等式求范围。注意由基本不等式只能求出周长的最大值,对于周长的最小值有局限性,此时需要采用两边之和大于第三边求取值范围另一端。解法三利用数形结合的思想,找极限情况,适用于解决选择填空类型问题。通过以上例题当中的解法不难看出,解答此类问题的关键是熟练掌握三角恒等变形能力,形成解题的模式和套路。
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试题分析:在解决该问题过程中可发现,利用正弦定理和三角函数有界性可以顺利求解出的取值范围,但运用基本不等式和余弦定理求解时,只能顺利求解出取值范围的一端(最值),对于另一端的求解略有局限。由上述两题可得,求解过程中边角互化相对繁琐,但确实比较常规且适用的方法。基本不等式相对具有局限性,在选取过程中要注意使用。
题型二:已知三角形一边及其邻角
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题型分析:本题为已知三角形一边及其邻角求解三角形面积范围。共有两种解法。解法一利用三角形面积公式将面积范围转化为求a边的取值范围问题,再利用正弦定理化为角的问题,从而建立关于C角的目标函数,根据角的范围和三角函数有界性可得出面积取值范围。解法二利用数形结合和极限思想,在已知条件下构造锐角三角形找极限情况,从而得到a边的取值范围,由此得到面积范围。在两种做法中,数形结合更为简单快捷,更适用于解决选择填空类型问题。法一相对繁琐,适用于解答题。
解三角形作为高考数学的高频考点,灵活性较强,对高中学生来说具有一定的难度。其中解三角形的最值与范围问题既体现了基础性又具有综合性,很好的考察了学生的数学运算和逻辑思考能力。本文通过对两种题型,三道例题的分析,总结了解三角形问题中的三种常用方法。其中法一和法二相对较为繁琐,但是逻辑缜密,适合解答题。法三的数形结合和极限思想,适用于解决选择填空题。其中法一法二解法较为常规,适合基础中等的学生,法三较难想到,适合层次较高的学生掌握。在方法的选取过程中,不能一味求简,要注意方法的适用性和局限性。
参考文献
[1]徐娜,解三角形中的一类取值范围问题[J],《高考,考试研究》,2019,7.
[2]曾伟,解三角形中的最值与范围问题[J],《高中数理化》.