高中数学 3.8正弦定理、余弦定理的应用举例配套课件 北师大版.ppt

第八节正弦定理 余弦定理的应用举例 三年8考高考指数 能够运用正弦定理 余弦定理等知识和方法解决一些与测量和几何计算有关的实际问题 1 对解决实际问题中的角度 方向 距离及测量问题的考查是高考考查的重点 2 在选择题 填空题 解答题中都可能考查 多属中低档题 1 实际问题中有关概念 1 仰角和俯角在视线和水平线所成的角中 视线在水平线 的角叫仰角 在水平线 的角叫俯角 如图 上方 下方 铅垂线 水平线 视线 视线 仰角 俯角 2 方位角从指北方向 转到目标方向线的水平角 如b点的方位角为 如图 顺时针 北 南 西 东 b 3 方向角相对于某一正方向的水平角 如图 北偏东 即由指北方向顺时针旋转 到达目标方向 北偏西 即由指北方向逆时针旋转 到达目标方向 南偏西等其他方向角类似 东 北 目标 北偏东 4 坡度 定义 坡面与水平面所成的二面角的度数 如图 角 为坡角 坡比 坡面的铅直高度与水平长度之比 如图 i为坡比 即时应用 1 思考 仰角 俯角 方位角有什么区别 提示 三者的参照不同 仰角与俯角是相对于水平线而言的 而方位角是相对于正北方向而言的 2 思考 如何用方位角 方向角确定一点的位置 提示 利用方位角或方向角和目标与观测点的距离即可唯一确定一点的位置 3 如图所示 已知两座灯塔a和b与海洋观察站c的距离相等 灯塔a在观察站c的北偏东40 灯塔b在观察站c的南偏东60 则灯塔a在灯塔b的 方向 解析 由已知 acb 180 40 60 80 又ac bc a abc 50 60 50 10 灯塔a位于灯塔b的北偏西10 答案 北偏西10 2 解三角形应用题的一般步骤 1 读懂题意 理解问题的实际背景 明确已知和所求 理清量与量之间的关系 2 根据题意画出示意图 将实际问题抽象成解三角形模型 3 选择正弦定理或余弦定理求解 4 将三角形的解还原为实际问题 注意实际问题中的单位 近似计算要求 即时应用 1 已知a b两地的距离为10km b c两地的距离为20km 现测得 abc 120 则a c两地的距离为 km 2 如图 在坡度为15 的观礼台上 某一列座位与旗杆在同一个垂直于地面的平面上 在该列的第一排和最后一排测得旗杆顶端的仰角分别为60 和30 且第一排和最后一排的距离为米 则旗杆的高度为 米 解析 1 如图所示 由余弦定理可得 ac2 100 400 2 10 20 cos120 700 2 设旗杆高为h米 最后一排为点a 第一排为点b 旗杆顶端为点c 则在 abc中 所以 acb 30 由正弦定理 得故h 30米 答案 测量距离的问题 方法点睛 求距离问题的注意事项 1 选定或确定要创建的三角形 要首先确定所求量所在的三角形 若其他量已知则直接解 若有未知量 则把未知量放在另一确定三角形中求解 2 确定用正弦定理还是余弦定理 如果都可用 就选择更便于计算的定理 例1 1 如图 为了测量河的宽度 在一岸边选定两点a b望对岸的标记物c 测得 cab 30 cba 75 ab 120m 则这条河的宽度为 2 隔河看两目标a与b 但不能到达 在岸边选取相距km的c d两点 同时 测得 acb 75 bcd 45 adc 30 adb 45 a b c d在同一平面内 则两目标a b之间的距离为 解题指南 1 作出高线可直接应用直角三角形的边角关系求得 2 确定好三角形利用正弦定理和余弦定理解三角形求得 规范解答 1 如图 在 abc中 过c作cd ab于d点 则cd为所求宽度 在 abc中 cab 30 cba 75 acb 75 ac ab 120m 在rt acd中 cd acsin cad 120sin30 60 m 因此这条河宽为60m 答案 60m 2 如图所示 在 acd中 adc 30 acd 120 cad 30 在 bdc中 cbd 180 45 75 60 由正弦定理可得在 abc中 由余弦定理可得ab2 ac2 bc2 2ac bc cos bca 即两目标a b间的距离为km 答案 km 互动探究 若将本例 2 中a b两点放到河的两岸 一测量者与a在河的同侧 在所在的河岸边选定一点c 测出ac的距离为50m acb 45 cab 105 后 则a b两点的距离为 m 解析 由正弦定理得答案 反思 感悟 1 利用示意图把已知量和待求量尽量集中在有关的三角形中 建立一个解三角形的模型 2 利用正 余弦定理解出所需要的边和角 求得该数学模型的解 变式备选 某人在m汽车站的北偏西20 的方向上的a处 观察到点c处有一辆汽车沿公路向m站行驶 公路的走向是m站的北偏东40 开始时 汽车到a的距离为31千米 汽车前进20千米后 到a的距离缩短了10千米 问汽车还需行驶多远 才能到达m汽车站 解析 由题设 画出示意图 设汽车前进20千米后到达b处 在 abc中 ac 31 bc 20 ab 21 由余弦定理得 则所以sin mac sin 120 c sin120 cosc cos120 sinc 在 mac中 由正弦定理得从而有mb mc bc 15 千米 所以汽车还需要行驶15千米才能到达m汽车站 测量高度问题 方法点睛 高度问题的处理方法 1 在处理有关高度问题时 要理解仰角 俯角 视线在水平线上方 下方的角分别称为仰角 俯角 是一个关键 2 在实际问题中 可能会遇到空间与平面 地面 同时研究的问题 这时最好画两个图形 一个空间图形 一个平面图形 这样处理起来既清楚又不容易搞错 提醒 高度问题一般是把它转化成三角形的问题 要注意三角形中的边角关系的应用 若是空间的问题要注意空间图形和平面图形的结合 例2 要测量底部不能到达的电视塔ab的高度 在c点测得塔顶a的仰角是45 在d点测得塔顶a的仰角是30 并测得水平面上的 bcd 120 cd 40m 求电视塔的高度 解题指南 设出塔高x 先放到rt abc和rt abd中把bc和bd用x表示 再在 bdc中用余弦定理求得x 规范解答 如图 设电视塔ab的高为xm 则在rt abc中 由 acb 45 得bc x 在rt abd中 adb 30 bd x 在 bdc中 由余弦定理 得bd2 bc2 cd2 2bc cd cos120 即 x 2 x2 402 2 x 40 cos120 解得x 40 电视塔高为40米 反思 感悟 解决高度的问题主要是根据条件确定出所利用的三角形 准确地理解仰角和俯角的概念并和三角形中的角度相对应 分清已知和待求的关系 正确地选择定理和公式 特别注意高度垂直地面构成的直角三角形 变式训练 某人在塔的正东沿着南偏西60 的方向前进40米后 望见塔在东北方向 若沿途测得塔顶的最大仰角为30 求塔高 解析 如图 在 bcd中 cd 40 bcd 30 dbc 135 由正弦定理得过b作be cd于e 显然当人在e处时 测得塔的仰角最大 有 bea 30 在rt bed中 bde 180 135 30 15 米 在rt abe中 所以塔高为米 测量角度的问题 方法点睛 测量角度问题的一般步骤 1 在弄清题意的基础上 画出表示实际问题的图形 并在图形中标出有关的角和距离 2 用正弦定理或余弦定理解三角形 3 将解得的结果转化为实际问题的解 同时注意把所求量放在有关三角形中 有时直接解此三角形解不出来 需要先在其他三角形中求解相关量 例3 2012 宝鸡模拟 如图 渔船甲位于岛屿a的南偏西60 方向的b处 且与岛屿a相距12海里 渔船乙以10海里 小时的速度从岛屿a出发沿正北方向航行 若渔船甲同时从b处出发沿北偏东 的方向追赶渔船乙 刚好用2小时追上 1 求渔船甲的速度 2 求sin 的值 解题指南 先在 abc中用余弦定理求bc 进而求出船的速度 用正弦定理求出sin 的值或用余弦定理先求cos 再求sin 规范解答 1 依题意 bac 120 ab 12 ac 10 2 20 bca 在 abc中 由余弦定理 得bc2 ab2 ac2 2ab ac cos bac 122 202 2 12 20 cos120 784 解得bc 28 所以渔船甲的速度为 海里 小时 2 方法一 在 abc中 因为ab 12 bac 120 bc 28 bca 由正弦定理 得即答 sin 的值为 方法二 在 abc中 因为ab 12 ac 20 bc 28 bca 由余弦定理 得即因为 为锐角 所以答 sin 的值为 反思 感悟 利用正弦定理和余弦定理来解实际问题时 要学会审题及根据题意画方位图 要懂得从所给的背景资料中抽取主要因素 进行适当的简化 另外要准确选择恰当的三角形 把实际问题转化到三角形中时 正确地表示出所用的边和角 变式训练 如图 当甲船位于a处时获悉 在其正东方向相距20海里的b处有一艘渔船遇险等待营救 甲船立即前往救援 同时把消息告知在甲船的南偏西30 相距10海里c处的乙船 试问乙船应朝北偏东多少度的方向沿直线前往b处救援 已知sin41 角度精确到1 解析 连接bc 由余弦定理得bc2 202 102 2 20 10 cos120 700 所以 acb 90 acb 41 乙船应朝北偏东71 方向沿直线前往b处救援 变式备选 如图 某污水处理厂要在一个长方体污水处理池的池底 abcd 铺设污水净化管道 rt fhe h是直角顶点 来处理污水 管道越长 污水净化效果越好 设计要求管道的接口h是ab的中点 e f分别落在线段bc ad上 已知ab 20m ad 10m 记 bhe 1 试将污水净化管道的长度l表示成 的函数 并写出定义域 2 若sin cos 求此时管道的长度l 3 当 取何值时 污水净化效果最好 并求出此时管道的长度 解析 1 在rt bhe中 eh 在rt afh中 fh 在rt efh中 所以管道总长 2 因为sin cos 所以sin cos 代入 1 中结论得l 20 1 m 3 因为设又所以此时或所以当或时 铺设的管道最长 为 满分指导 三角形中实际应用问题的规范解答 典例 12分 2012 三明模拟 如图 a b c d都在同一个与水平面垂直的平面内 b d为两岛上的两座灯塔的塔顶 测量船于水面a处测得b点和d点的仰角分别为75 30 于水面c处测得b点和d点的仰角均为60 ac 0 1km 1 试探究图中b d间的距离与另外哪两点间距离会相等 2 求b d间的距离 解题指南 作出图形确定利用的三角形 1 要充分利用仰角和俯角与三角形中的角的关系 2 利用正弦定理正确地解答 规范解答 1 如图 在 adc中 dac 30 adc 60 dac 30 cd ac 0 1km 4分又 bcd 180 60 60 60 ced 90 cb是 cad底边ad的中垂线 bd ba 6分 2 在 abc中 由正弦定理得 即 8分 11分答 b d间的距离是 12分 阅卷人点拨 通过阅卷数据分析与总结 我们可以得到以下失分警示与备考建议 1 2012 潍坊模拟 海事救护船a在基地的北偏东60 与基地相距海里 渔船b被困海面 已知b距离基地100海里 而且在救护船a正西方 则渔船b与救护船a的距离是 a 100海里 b 200海里 c 100海里或200海里 d 海里 解析 选c 设基地位于o处 根据正弦定理可知 b 60 或120 当b 60 时 boa 90 a 30 ba 2ob 200 海里 当b 120 时 a aob 30 ob ab 100 海里 故渔船b与救护船a的距离是100海里或200海里 2 2012 西安模拟 如图 货轮在海上以35nmile h的速度沿方位角 从正北方向顺时针转到目标方向线的水平角 为152 的方向航行 为了确定船位 在b点处观测到灯塔a的方位角为122 半小时后 货轮到达c点处 观测到灯塔a的方位角为32 则此时货轮与灯塔之间的距离为 nmile 解析 在 abc中 abc 152 122 30 c 180 152 32 60 a 180 30 60 90 答案 3 2012 岳阳模拟 如图 两座相距60m的建筑物ab cd的高度分别为20m 50m bd为水平面 则从建筑物a