专题十八:结构不良型解三角形解答题专项训练(解析版)
1.在锐角 ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,且 3 2 sin 0c b C .
(1)求角 B 的大小;
(2)从条件① 3 3, 4b a ;条件② 2, 4a A 这两个条件中选择一个作为已知,求
ABC 的面积.
注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.
【答案】(1)
3B ;(2)答案不唯一,具体见解析.
【详解】
(1)因为 3 2 sin 0c b C ,由正弦定理 3sin 2sin sin 0C B C .
因为 0, ,sin 02C C
,所以 3sin 2B .
又因为 0, 2B
,所以
3B .
(2)条件①: 3 3, 4b a ;
因为 3 3, 4b a ,由(1)得
3B ,
所以根据余弦定理得 2 2 2 2 cos b c a c a B ,可得 2 4 11 0c c ,解得 2 15c .
所以 ABC 的面积 1 sin 2 3 3 52S c a B ,
条件②: 2, 4a A ;
由(1)知
3B 且
4A ,
根据正弦定理得
sin sin
b a
B A
,所以 sin 6sin
a Bb A
,
因为 5
12C A B ,
所以 5 6 2sin sin sin12 4 6 4C
,
所以 ABC 的面积 1 3 3sin2 2
S b a C .
2.在 ABC 中,内角 A ,B ,C 所对的边分别为 a ,b ,c , 7cos 8A , 3c ,且b c ,
再从条件①、条件②中选择一个作为已知.
(1)求b 的值;
(2)求 ABC 的面积.
条件①:sin 2sinB A ;条件②:sin sin 2sinA B C .
【答案】(1) 4 ;(2) 3 15
4
.
【详解】
(1)选择条件①:sin 2sinB A ,
由正弦定理知,
sin sin
a b
A B
,
∴ 2b a ,
由余弦定理知,
2 2 2
cos 2
b c aA bc
,
∵ 7cos 8A , 3c ,
∴
2 27 4 9
8 2 2 3
a a
a
,
化简得 22 7 6 0a a ,解得 2a 或 3
2
,
当 3
2a 时, 2 3b a c ,与题意矛盾;
当 2a 时, 2 4b a c ,符合题意,
∴ 4b .
选择条件②:sin sin 2sinA B C ,
由正弦定理知,
sin sin sin
a b c
A B C
,
∴ 2 6a b c ,
由余弦定理知,
2 2 2
cos 2
b c aA bc
,
∵ 7cos 8A , 3c ,
∴ 22 9 67
8 2 3
b b
b
,解得 4b .
(2)∵ 7cos 8A , 0,A ,
∴ 2 15sin 1 cos 8A A ,
∴ ABC 的面积 1 1 15 3 15sin 4 32 2 8 4S bc A .
3.在① 2 2 cosa b c B ② 2 2 23
4S a b c ③ 23sin( ) 1 2sin 2
CA B 三个
条件中选一个,补充在下面的横线处,然后解答问题.在 ABC 中,角 A,B,C 所对的边
分别是 a,b,c,设 ABC 的面积为 S,已知________.
(1)求角 C 的值;
(2)若 4b ,点 D 在边 AB 上, CD 为 ACB 的平分线, CDB△ 的面积为 2 3
3
,求边
长 a 的值.
【答案】(1)
3C ;(2) 2a
【详解】
(1)选① 2 2 cosa b c B ,由余弦定理得
2 2 2 2 2 2
2 2 2
a c b a c ba b c ac a
,
整理得 2 2 2a b c ab ,所以
2 2 2 1cos 2 2
a b cC ab
,又 (0, )C ,故
3C .
选② 2 2 23 ( )4S a b c ,因为 in1
2 sS ab C , 2 2 2 2 cosa b c ab C ,
故 1 3sin 2 cos2 4ab C ab C ,可得 tan 3C ,又 (0, )C ,故
3C .
选③ 23sin( ) 1 2sin 2
CA B ,可得 3sin 2 cos 3sin cos 2C C C C ,
所以sin 6 1C
,又 (0, )C ,所以
6 2C ,故
3C .
(2)在 ABC 中,因为 CD 是 ACB 的平分线,且 4b ,设CD x ,所以
1 1 1sin sin sin 4 3 42 3 2 6 2 6ACB ACD BCDS S S ab bx ax a x ax
4 3
4
ax a
,又 2 3 1 sin 3 83 2 6CDBS ax ax
,联立以上两式得:
23 2 8 0a a ,又 0a ,解得 2a .
4.已知 ABC 的内角 A, B ,C 的对边分别为 a ,b ,c ,且 23sin 2 3sin 32
CC ,
2 3c ,___________,求 ABC 的周长.
从下列三个条件中任选一个,补充在上面问题的横线中,然后对题目进行求解.条件①:
2AB AC bc ;条件②: 3ABCS a ,条件③: 23( cos cos ) 2a a C c A b .
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】条件选择见解析; ABC 的周长为 6 3 6 .
【详解】
由 23sin 2 3sin 32
CC ,得3sin 3(1 cos ) 3C C ,
即3sin 3 cos 0C C ,所以 3tan 3C ,因为 (0, )C ,所以
6C .
选择条件①:由 2AB AC bc ,得 2 cosbc A bc ,所以 1cos 2A ,
因为 (0, )A ,所以
3A ,所以
2
B A C ,
所以 2 4 3b c , 2 2 6a b c ,所以 ABC 的周长为 6 3 6 ;
选择条件②:由 3ABCS a ,得 1 sin 32 ab C a ,所以 4 3b ,
由余弦定理,得 2 2 2 2 cosc a b ab C ,所以 212 48 12a a ,即 2 12 36 0a a ,
解得 6a ,所以 ABC 的周长为 6 3 6 ;
选择条件③:由 23( cos cos ) 2a a C c A b 及正弦定理得:
3(sin cos sin cos ) sin2a A C C A b B ,所以 3sin( ) sin2a A C b B ,
所以 3sin sin2a B b B ,即 3
2a b ,由余弦定理,得 2 2 2 2 cosc a b ab C ,
所以 2 2 23 312 4 2b b b ,所以 4 3b , 3 62a b ,所以 ABC 的周长为 6 3 6 .
5.在 ABC 中,角 A,B,C 对应的边分别为 a,b,c,若
2A ,且__________.
(1)求 a 的值;
(2)若 2
3A ,求 ABC 周长的最大值.
从① 3 cos 3 cosa B b A ac ;② 3 cos cos 3a B ab A c ;③ cos cos 3b C c B 这
三个条件中选一个补充在上面问题中并作答.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】答案见解析
【详解】
解:(1)若选①,则由正弦定理得:
3sin cos 3sin cos sin 3sin( ) sin 3sin sinA B B A a C A B a C C a C ,
因为 (0, )C 所以sin 0C ,因此 3a ;
若选②,则由正弦定理得:
3sin cos sin cos 3sin sin cos 3sin( ) 3sin cosA B a B A C a B A A B A B
sin cos 3cos sina B A A B ,因为 , (0, )A B 且
2A ,所以sin 0,cos 0B A ,
因此 3a ;
若选③,则由正弦定理得:
3 3sinsin cos sin cos sin sin( ) AB C C B A B Ca a
,
因为 (0, )A 且
2A ,所以sin 0A ,因此 3a ;
(2)若 2
3A ,则由余弦定理得: 2 2 2 2 22 cos 9 ba b c cbc A b c ,
2 2 29 ( ) 9b c bc b c bc ,
又
2
2
b cbc
,故
2
2 ( )( ) 9 4
b cb c ,即 2 3b c ,当且仅当 3b c 时取等号,
∴ a b c 的最大值为3 2 3 .
6.在 ABC 中,已知sin 3sin , 30B C A ,再从条件①、条件②这两个条件中选
择一个作为已知,求:
(1)c 的值;
(2) ABC 的面积.
条件①: 2 3ab ;
条件②: sin 6a B .
注:如果选择条件①和条件②分别作答,按第一个解答计分.
【答案】选择条件①,(1) 2c ;(2) 3
2ABCS
;选择条件②,(1) 4 3c ;
(2) 12 3ABCS
【详解】
选择条件① 2 3ab
(1)由正弦定理可得 3b c , 2 3 22 3ab a ab c
由余弦定理可得:
2 2
2 2 2 2
2
43
cos30 2 2 3
c cb c a c
bc c
,解得 2c
(2)由(1)可得 6, 2b a ,所以 1 1 1 3sin 6 2 =2 2 2 2ABCS bc A V
选择条件② sin 6a B
(1) 6sin 6 sina B B a
由正弦定理可得: 2 2 126sin30 sin sin 6 6
a b b b ab ba bB B
a
12sin 3sin 3 4 3
3
B C b c c
(2) 1 1 1sin 12 4 3 =12 32 2 2ABCS bc A V
7.在① 4a c ;② ABC 的面积为 5
4
;③ 4ac 这三个条件中任选一个,补充到下
面的问题中,若问题中的三角形存在,求出sin sinA C ,若问题中三角形不存在,说明理
由.
问题: ABC 中内角 A ,B ,C 的对边分别为 a ,b ,c ,已知 3cos cos 2A C B ,
2b ,______.
【答案】答案见解析.
【详解】
由 3 3 3cos cos cos cos sin sin2 2 4A C B A C A C A C ,
① 2 216 4a c b 与 2 2 22 cosa c ac B b 两式相减得,
2 22 1 cos 3 2sin sin 1 cos 3sinac B b A C B B
2 232 1 cos 3sin 3 1 cos4 B B B ,
化为 2 12cos cos 1 0 cos 2B B B 或 cos 1B (不合题意,舍去),
故 3sin 2B ,
而 sin sin 2 sin sin 2sin 3sin
A C a c A C BB b
,
②由正弦定理得: sin
sin
b Aa B
, sin
sin
b Cc B
,
∴
21 1 sin sin 3 5 6sin sin2 2 sin 2sin 4 5ABC
b A CS ac B BB B
△ ,
无解,故三角形不存在.
③ 2 2 3 34 sin sin sin sin4 2ac b A C B B ,b 为等比中项,故 B 不是最大
角, 1cos 2B ,
由 2 2 2 2 cosb a c ac B 得 2 24 3 12 4a c ac a c a c ,
sin sin 2 sin sin 3sin
A C a c A CB b
.
8.在下列三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并进行解答.
① 3 sin 2 cos2 4cos 1 0; ②1 4cos2 2 3sin ; ③
2 6cos .4 4
如图,在边长为 1 的正方形 ABCD 中,点 E,F 分别在边 ,BC AB 上移动(不含端点),
,EDF 且______________, ADF .
(1)求 的值;
(2)求 EDF 面积的最小值.
(注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分)
【答案】(1)答案见解析;(2) 2 3 3 .
【详解】
(1)选择①, 3sin2 cos2 4cos 1 0 ,
即 22 3 sin cos 2cos 4cos 0, 又 cos 0 ,
所以 3sin cos 2=0 ,即 2sin( ) 26
,
根据题意知 0 2
,所以
3
;
选择②,1 4cos2 2 3sin ,
即 21 4(1 2sin ) 2 3sin , 28sin 2 3sin 3 0,
2sin 3 4sin 3 0 , 解得 3sin 2
或 3
4
,
根据题意知 0 2
,得
3
;
选择③, 2 6cos 4 4
,
根据题意知 0 2
,所以 ,4 4 4
又 2 6cos 4 4
,所以
2
2 6 6 2sin 14 4 4
,
所以 6 2 2 2 6 2 3sin sin ,4 4 4 2 4 2 2
而 0 2
,所以
3
;
(2)根据题意,易知
1 1, ,0 ,cos 6cos( )6
DF DE
1 1 1 3 1 3sin2 3 cos 4 3 1 3cos 3 2sin 2cos2 sin 26 34 4 4
EDFS
.
由 0 ,6
得 22 ,3 3 3
所以 3sin 2 ,13 2
,当sin 2 13
,
即 2 3 2
,即
12
时, EDF 的面积最小,为 3 2 3 3
3 2
.
9.在① 8a , 1cos 7A ;② 1cos 2C , 1cos 7B 这两个条件中任选一个,补充到
下面问题中进行解答.
问题:在 ABC 中,角 A 、B 、C 的对边分别为 a 、b 、c ,已知 10b c ,_________.
求 c 的值和 ABC 的面积.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】选①, 7c 或 3c , ABC 的面积为 6 3 ;选择②, 14
3c , ABC 的面
积为 40 3
9
.
【详解】
选择条件①:由余弦定理: 2 2 2 2 cosa b c bc A 得 22 2 2 cosa b c bc bc A .
代入 8a , 1cos 7A , 10b c 得: 21bc ,则有 10
21
b c
bc
,
解得 3
7
b
c
或 7
3
b
c
,所以 7c 或 3c .
由 0 A ,所以sin 0A ,又 1cos 7A ,所以: 2 4 3sin 1 cos 7A A .
所以 ABC 的面积 1 1 4 3sin 21 6 32 2 7S bc A .
选择条件②:由 0 C ,所以sin 0C ,又 1cos 2C ,所以 2 3sin 1 cos 2C C ,
同理可求 4 3sin 7B .
由正弦定理:
sin sin
b c
B C
,则 4 3 3
7 2
b c ,所以 7 8b c .
联立 10b c ,解得 14
3c , 16
3b .
在 ABC 中, A B C ,所以 sin sinA B C ,
所以 3 1 1 4 3 5 3sin sin sin cos cos sin 2 7 2 7 14A C B C B C B ,
所以 ABC 的面积 1 1 14 16 5 3 40 3sin2 2 3 3 14 9S bc A .
10.已知 a ,b , c 分别是 ABC 的内角 A , B ,C 所对的边,3 sin 4 sinc A b C ,再
从下面条件①与②中任选一个作为已知条件,完成以下问题:
(Ⅰ)证明: ABC 为等腰三角形;
(Ⅱ)若 ABC 的面积为 2 5 ,点 D 在线段 AB 上,且 2BD DA ,求 CD 的长.
条件①: 2cos 3C ;条件②: 1cos 9A .
【答案】答案见解析
【详解】
解:若选择条件①: 2cos 3C ,
(1)证明:因为3 sin 4 sinc A b C ,所以3 4ac bc ,所以 4
3
ba ,
由余弦定理
2
2 2 2 2 2 216 8 22 cos 9 3 3
bc a b ab C b b b ,
所以b c ,可得 ABC 为等腰三角形,得证.
(2)因为 2cos 3C , 0, 2C
,所以 2 5sin 1 cos 3C C ,
所以 1 1 4 5sin 2 52 2 3 3ABC
bS ab C b
,解得 3b ,
则 4 43
ba ,所以 3 b c ,
又 2BD AD ,所以 1AD , 2BD ,
因为3 sin 4 sinc A b C ,所以
54 3 4 53sin 3 3 9A
,所以 2 1cos 1 sin 9A A ,
在 ACD△ 中,由余弦定理可得
2 2 2 1 282 cos 1 9 2 1 3 9 3CD AD AC AD AC A ,
所以 2 21
3CD .
若选择条件②: 1cos 9A ,
(1)证明:因为3 sin 4 sinc A b C ,所以3 4ac bc ,所以 4
3
ba ,
由余弦定理
2
2 2 2 2 2 1 162 cos 2 9 9
ba b c bc A b c b c ,整理可得
2 29 2 7 0c bc b ,
解得 c b ,或 7
9
b (舍去),
所以b c ,所以 ABC 为等腰三角形,得证.
(2)因为 1cos 9A , 0, 2A
,所以 4 5sin 9A ,
所以 21 1 4 5sin 2 52 2 9ABCS bc A b
,解得 3b ,
则 4 43
ba ,所以 3 b c ,
又 2BD AD ,所以 1AD , 2BD ,
在 ACD△ 中,由余弦定理可得
2 2 2 1 282 cos 1 9 2 1 3 9 3CD AD AC AD AC A ,
所以 2 21
3CD .
11.在① 4 sin cos 3a B A b ,② 2 2 2sin sin ( )sin b B c C b c A ,
③ 3sin cos b aA A a b
.这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,若问题中的三
角形存在,求出 cos B 的值;若问题中的三角形不存在,说明理由.
问题:在 ABC 中,角 A , B ,C 的对边分别为 a ,b ,c ,已知 1cos 3C ,________.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】答案不唯一,具体见解析.
【详解】
选①:因为 4 sin cos 3a B A b ,由正弦定理得 4sin sin cos 3sinA B A B ,
所以 (0, )B ,所以sin 0B ,
所以 4sin cos 3A A , 3sin 2 2A ,
又 (0, )A , 2 (0,2 )A ,所以 2 3
A 或 2
3
,即
6A 或
3
.
因为 1cos 3C , (0, )C ,所以 2 2 2sin 1 cos 3C C .
当
6A 时, cos cos( )B A C
3 1 1 2 2 2 2 3cos 6 2 3 2 3 6C
,
当
3A 时, cos cos( )B A C
1 1 3 2 2 2 6 1cos 3 2 3 2 3 6C
,
因此 cos B 的值为 2 2 3
6
或 2 6 1
6
.
选②:因为 2 2 2sin sin ( )sin b B c C b c A ,
由正弦定理得 3 3 2( ) b c b c a ,
因为 0b c ,所以 2 2 2b c bc a ,
所以
2 2 2 1cos 2 2
b c aA bc
,
因为 (0, )A ,所以
3A .
因为 1cos 3C , (0, )C ,所以 2 2 2sin 1 cos 3C C ,
所以 cos cos( )B A C
1 1 3 2 2 2 6 1cos 3 2 3 2 3 6C
,
因此 cos B 的值 2 6 1
6
.
选③:因为 3sin cos b aA A a b
,所以 2sin 6
b aA a b
,
因为 2 2sin 2 26
b a b aA a b a b
,
于是 2b a
a b
,即 a b ;且 2sin 26A
,即sin 16A
,
注意到 (0, )A , 7,6 6 6A
,
因此
6 2A ,即
3A ,
于是 ABC 为等边三角形,
因此 1cos 2C 与 1cos 3C 相矛盾,
故 ABC 不存在.
12.已知 ABC 中,角 , ,A B C 的对边分别为 , ,a b c .现给出两个条件:
① 2cos cos cos 0C a C c A b ,② 3 cos 2 sin sin 0b C c C B ;要求你从中选出
一个条件(选出其中一个条件解答,若两个都选,则按第一个解答计分),并以此为依据
求解下面问题.问题:
(1)求角C ;
(2)若 2 3c , 3ABCS ,求 a b的值.
【答案】(1) 2
3
;(2) 4 .
【详解】
(1)若选①:由 2cos cos cos 0C a C c A b 及正弦定理得:
2cos sin cos sin cos sin 0C A C C A B ,即 2cos sin sin 0C A C B ,
sin sin sin 0A C B B , 1cos 2C ,
又 0,C , 2
3C ;
若选②:由3 cos 2 sin sin 0b C c C B 及正弦定理得:
3sin cos 2sin sin sin 0B C C C B ,
即 2 2sin 3cos 2sin sin 2cos 3cos 2 0B C C B C C ,
0,B , sin 0B , 22cos 3cos 2 0C C ,
解得: 1cos 2C 或 cos 2C (舍),又 0,C , 2
3C ;
(2) 1 1 2 3sin sin 32 2 3 4ABCS ab C ab ab , 4ab ;
由余弦定理得: 2 22 2 2 2 cos 4 12c a b ab C a b ab a b ,
解得: 4a b .
13.在 ABC 中, 2 2(sin sin ) sin 3 2 sin sinA C B A C ,点 D 在线段 AB 上,
且 BD DC , 2BC .
(1)求 BÐ ;
(2)在① 7cos( ) 14C B ,② 3AD ,③ 21sin 7A 这三个条件中任选一个,
补充在上面的问题中,求 AC 边长.(注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分)
【答案】(1)
6B ;(2)条件选择见解析; 21
3AC .
【详解】
(1)因为 2 2(sin sin ) sin 3 2 sin sinA C B A C
所以 2 2 2sin sin sin 3sin sinA C B A C ,
由正弦定理可知 2 2 2 3a c b ac ,
所以
2 2 2 3cos 2 2
a c bB ac
,
因为 (0, )B ,所以
6B
(2)
2sin 26 32 3sin 3
DC
方案一:选①,由 7cos( ) 14C B 得 3 21sin( ) 14C B
所以 3 1 21sin sin ( ) cos sin( )3 2 2 7A C B C B C B
在 ABC 中,由
sin sin
AC BC
B A
得 21
3AC ,
方案二:选②,由 3AD ,
在 ADC 中,由余弦定理可知 2 2 2 2 cos 3AC AD DC AD DC 得 21
3AC
方案三:选③,由 21sin 7A 得,在 ADC 中,由 sinsin 3
A DC
A
C
得 21
3AC
14.已知 ABC 的内角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,且满足
2 2 2 22sin 2sin sin 2sin sin cos cos2A B C B C C C .
(1)求角 A;
(2)设点 D 在边 BC 上,且 2AD ,证明:若___________,则b c 存在最大值或最小
值.
请在下面的两个条件中选择一个条件填到上面的横线上,并证明.
① AD 是 ABC 的中线;② AD 是 ABC 的角平分线.
【答案】(1) 2
3A ;(2)答案见解析.
【详解】
(1)∵ 2 2 2 22sin 2sin sin 2sin sin cos cos2A B C B C C C ,
∴ 2 2 2 2 2 2 22sin 2sin sin 2sin sin cos cos sin sinA B C B C C C C C ,
∴ 2 2 2sin sin sin sin sinB C A B C ,由正弦定理,得 2 2 2b c a bc ,
∴
2 2 2 1cos 2 2 2
b c a bcA bc bc
,又 (0, )A ,
∴ 2
3A .
(2)若选择①,则 1 ( )2AD AB AC ,有 2 2 21 24AD AB AB AC AC ,
由 2AD ,有 2 21 14 24 2c cb b
,
∴
2 2
2 2 ( )16 ( ) 3 ( ) 3 2 4
b c b cb c bc b c
,即 2( ) 64b c ,
∴ 8b c ,当且仅当 4b c 时, max( ) 8b c .
∴b c 存在最大值,原命题成立.
若选择②,则 1
2 3BAD DAC A ,而 ABD ADC ABCS S S ,
∴ 1 1 1 2sin sin sin2 3 2 3 2 3AB AD AD AC AB AC ,又 2AD ,
∴ 1 3 1 3 1 32 22 2 2 2 2 2c b c b ,得 2 2c b bc ,故 1 1 1
2b c
,
∴ 1 12( ) 2 1 1 2 2 2 8b c b cb c b c b c c b c b
,当且仅当 4b c 时,
min( ) 8b c .
∴b c 存在最小值,原命题成立.
15.请在① 19b ,② 2c ,③ 2sin 5sinA C 这三个条件中任选两个,将下面问题
补充完整,并作答.
问题:在 ABC 中, a ,b , c 分别是角 A , B ,C 的对边,且
1cos cos sin sin 2b A C a B C b ,___________,___________,计算 ABC 的面积.
【答案】条件选择见解析; ABC 的面积为 5 3
2
.
【详解】
∵ 1cos cos sin sin 2b A C a B C b ,
∴ 1sin cos cos sin sin sin sin2B A C A B C B ,
因为sin 0B .所以 1cos cos sin sin 2A C A C ,
即 1cos( ) 2A C ,
因为 A C B ,
所以 1cos( ) cos 2A C B ,
即 1cos 2B ,
因为 0 B .
所以
3B .
(1)若选① 19b ,② 2c ,
∵ 2 2 2 2 cosb a c ac B ,
∴ 2 2 15 0a a ,
即 5a 或 3a (舍),
所以 ABC 的面积 1 1 3 5 3sin 5 22 2 2 2S ac B .
(2)若选② 2c ,③ 2sin 5sinA C ,
由 2sin 5sinA C ,得 2 5a c ,
又∵ 2c ,∴ 5a .
所以 ABC 的面积 1 1 3 5 3sin 5 22 2 2 2S ac B ,
(3)若选① 19b ,③ 2sin 5sinA C ,
由 2sin 5sinA C ,得 2 5a c ,
∵ 2 2 2 2 cosb a c ac B ,∴ 2 4c ,
即 2c ,∴ 5 52a c .
所以 ABC 的面积 1 1 3 5 3sin 5 22 2 2 2S ac B .