三角形的分类和刻画

前言

构成前提

我们知道,要构成三角形,需要满足三角形的任意两边之和大于第三边[Ⅰ],任意两边的差小于第三边[Ⅱ],在使用的时候需要注意,使用了[Ⅰ]来限制,就不需要同时使用[Ⅱ]来限制,这是因为两个条件组不是相互独立的,意思是两个条件组是等价的,也就是可以相互推导的。

用数学语言表述如下:给定\(\triangle ABC\),三边分别为\(a\)\(b\)\(c\)

则要构成三角形,必须满足条件组[Ⅰ]\(\left\{\begin{array}{l}{a+b>c}\\{a+c>b}\\{b+c>a}\end{array}\right.\)

它们可以等价变形为条件组[Ⅱ]\(\left\{\begin{array}{l}{a>c-b}\\{c>b-a}\\{b>a-c}\end{array}\right.\)

故其不是相互独立的,在限制三角形的构成时,只需要且只能使用其中的一组即可,常用条件组[Ⅰ]来限制;

引例,比如已知某三角形的三边分别为\(6\)\(x\)\(2x\)

则我们由\(\left\{\begin{array}{l}{x+2x>6}\\{x+6>2x}\\{6+2x>x}\end{array}\right.\),解得:\(2<x<6\)

即只有\(x\in (2,6)\)时,这三条边才能构成一个三角形,否则不能。

引申:若已知某锐角三角形的三边分别为\(6\)\(x\)\(2x\),那么还用上述的限制显然是不够的,上述的条件仅仅只能限制得到一个三角形,而不能保证得到的一定是锐角三角形,这时还需要添加其他的条件限制。若有兴趣,请继续向下阅读:

[初一暑假作业]\(a\)\(b\)\(c\)分别是\(\triangle ABC\)的三边,且满足\(a+b=3c-2\)\(a-b=2c-6\).

(1).求\(c\)取值范围求三角形的边的取值范围,无非就是找些条件加以限制,此时能用到的有三角形的构成条件,即两边之和大于第三边,两边之和小于第三边;\(\quad\)

分析:由已知条件可得,\(a+b=3c-2>c\)①,\(a-b=2c-6<c\)②.

联立①②解得,\(1<c<6\)

(2).若\(\triangle ABC\)的周长为\(18\),求\(c\)的值由于给定条件涉及到三个元,故需要考虑变量集中,将\(a\)\(b\)都用变量\(c\)来表达刻画,这样周长中就只有一个未知数\(c\),故可解;\(\quad\)

分析:由\(\left\{\begin{array}{l}{a+b=3c-2①}\\{a-b=2c-6②}\end{array}\right.\)

由①+②变形得到,\(a=\cfrac{5c-8}{2}\),实现了用\(c\)表达\(a\)

由①-②变形得到,\(b=\cfrac{c+4}{2}\),实现了用\(c\)表达\(b\)

又由于\(a+b+c=18\),即\(\cfrac{5c-8}{2}+\cfrac{c+4}{2}+c=18\)

解得\(c=5\)

三角形分类

按边分类:不等边三角形[三边都不相等],等腰三角形[有两边相等],等边三角形[三边都相等];

按角分类:锐角三角形,直角三角形,钝角三角形;其中锐角三角形和钝角三角形统称斜三角形;

刻画依据

为便于使用向量,约定如下:在\(\triangle ABC\)中,\(\overrightarrow{AB}=\vec{c}\)\(\overrightarrow{BC}=\vec{a}\)\(\overrightarrow{CA}=\vec{b}\)

对直角三角形而言,只需要也只能具备一个形式:

内角形式:\(A=\cfrac{\pi}{2}\)\(B=\cfrac{\pi}{2}\)\(C=\cfrac{\pi}{2}\);仅仅只需要一个;

三角函数值的形式:\(\cos A=0\)\(\cos B=0\)\(\cos C=0\);仅仅只需要一个;

边的形式:\(b^2+c^2=a^2\)\(a^2+c^2=b^2\)\(a^2+b^2=c^2\);仅仅只需要一个;

向量形式:\(\vec{a}\cdot\vec{b}=0\)\(\vec{b}\cdot\vec{c}=0\)\(\vec{c}\cdot\vec{a}=0\)

对钝角三角形而言,只需要也只能具备一个形式:

内角形式:\(A>\cfrac{\pi}{2}\)\(B>\cfrac{\pi}{2}\)\(C>\cfrac{\pi}{2}\);仅仅只需要一个;

三角函数值的形式:\(\cos A<0\)\(\cos B<0\)\(\cos C<0\);仅仅只需要一个;

边的形式:\(b^2+c^2<a^2\)\(a^2+c^2<b^2\)\(a^2+b^2<c^2\);仅仅只需要一个;

向量形式:\(\vec{a}\cdot\vec{b}>0\)\(\vec{b}\cdot\vec{c}>0\)\(\vec{c}\cdot\vec{a}>0\)

对锐角三角形而言,必须三个形式同时具备:

内角形式:\(0<A<\cfrac{\pi}{2}\)\(0<B<\cfrac{\pi}{2}\)\(0<C<\cfrac{\pi}{2}\);必须三个形式同时具备;

三角函数值的形式:\(\cos A>0\)\(\cos B>0\)\(\cos C>0\);必须三个形式同时具备;

边的形式:\(b^2+c^2>a^2\)\(a^2+c^2>b^2\)\(a^2+b^2>c^2\);必须三个形式同时具备;

向量形式:\(\vec{a}\cdot\vec{b}<0\)\(\vec{b}\cdot\vec{c}<0\)\(\vec{c}\cdot\vec{a}<0\)

典例剖析

【2019年高考新课标Ⅲ】\(\triangle ABC\)的内角\(A\)\(B\)\(C\)的对边分别为\(a\),\(b\)\(c\),已知 \(a\cdot\sin\cfrac{A+C}{2}=b\cdot\sin A\).

(1)求角\(B\).

分析:由于\(a\cdot\sin\cfrac{A+C}{2}=b\cdot\sin A\),即为\(a\cdot\sin\cfrac{\pi-B}{2}=a\cdot\cos\cfrac{B}{2}=b\cdot\sin A\)

可得 \(\sin A\cdot\cos\cfrac{B}{2}=\sin B\cdot\sin A=2\sin\cfrac{B}{2}\cdot\cos\cfrac{B}{2}\cdot\sin A\)

\(\because \sin A>0\)\(\therefore \cos\cfrac{B}{2}=2\sin\cfrac{B}{2}\cdot\cos\cfrac{B}{2}\),

\(\cos\cfrac{B}{2}\cdot (2\sin\cfrac{A}{2}-1)=0\)

\(\cos\cfrac{B}{2}=0\),可得\(B=\pi\),不符题意,舍去;

\(\therefore\sin\cfrac{B}{2}=\cfrac{1}{2}\),由\(0<B<\pi\), 可得\(B=\cfrac{\pi}{3}\).

(2)若\(\triangle ABC\)为锐角三角形,且\(c=1\),求\(\triangle ABC\)面积的取值范围.

[法1]:结合已知条件,从边的角度思考和刻画,转化为关于边的函数求解;

\(\triangle ABC\)为锐角三角形,且\(c=1\)

由余弦定理\(b^2=a^2+c^2-2a\cdot c\cdot\cos B\)可得,

\(b=\sqrt{a^{2}+1^2-2 a\cdot1\cdot\cos\cfrac{\pi}{3}}=\sqrt{a^{2}-a+1}\)

由三角形\(ABC\)为锐角三角形,则必须满足条件\(\left\{\begin{array}{l}{b^2+c^2>a^2}\\{a^2+c^2>b^2}\\{a^2+b^2>c^2}\end{array}\right.\)

可得到\(\left\{\begin{array}{l}{a^{2}+a^{2}-a+1>1}\\{1+a^{2}-a+1>a^{2}}\\{1+a^{2}>a^{2}-a+1}\end{array}\right.\),解得\(\cfrac{1}{2}<a<2\)

可得\(\triangle ABC\)面积

\(S=\cfrac{1}{2}a\cdot\sin\cfrac{\pi}{3}=\cfrac{\sqrt{3}}{4} a \in\left(\cfrac{\sqrt{3}}{8}, \cfrac{\sqrt{3}}{2}\right)\)

[法2]:结合已知条件,从角的角度思考和刻画,转化为关于角的三角函数求解;

由于\(B=\cfrac{\pi}{3}\),故\(A+C=\cfrac{2\pi}{3}\),则有\(A=\cfrac{2\pi}{3}-C\)

又由于锐角三角形的限制,则\(\left\{\begin{array}{l}{0<C<\cfrac{\pi}{2}}\\{0<\cfrac{2\pi}{3}-C<\cfrac{\pi}{2}}\end{array}\right.\),解得\(\cfrac{\pi}{6}<C<\cfrac{\pi}{2}\)

又应用正弦定理\(\cfrac{a}{\sin A}=\cfrac{c}{\sin C}\),得到\(\cfrac{a}{c}=\cfrac{\sin A}{\sin C}\),又已知\(c=1\)

则由三角形面积公式得到,

\(S_{\triangle ABC}=\cfrac{1}{2}a\cdot c\sin B=\cfrac{1}{2}\cdot \cfrac{a}{c}\cdot c^2\cdot\sin B\)

\(=\cfrac{1}{2}\times 1^2\times \cfrac{\sin A}{\sin C}\times \sin B\)\(=\cfrac{\sqrt{3}}{4}\times \cfrac{\sin A}{\sin C}\)

\(=\cfrac{\sqrt{3}}{4}\times\cfrac{\sin(\cfrac{2\pi}{3}-C)}{\sin C}=\cfrac{\sqrt{3}}{4}\times\cfrac{\cfrac{\sqrt{3}}{2}\cos C+\cfrac{1}{2}\sin C}{\sin C}\)

\(=\cfrac{3}{8}\cdot \cfrac{1}{\tan C}+\cfrac{\sqrt{3}}{8}\)

由于\(\cfrac{\pi}{6}<C<\cfrac{\pi}{2}\)\(y=\tan C\)单调递增,故\(\cfrac{\sqrt{3}}{3}<\tan C<+\infty\)

则有\(0<\cfrac{1}{\tan C}<\sqrt{3}\),则\(0<\cfrac{3}{8}\cdot \cfrac{1}{\tan C}<\cfrac{3\sqrt{3}}{8}\)

则有\(0+\cfrac{\sqrt{3}}{8}<\cfrac{3}{8}\cdot\cfrac{1}{\tan C}+\cfrac{\sqrt{3}}{8}<\cfrac{3\sqrt{3}}{8}+\cfrac{\sqrt{3}}{8}\)

\(\cfrac{\sqrt{3}}{8}<\cfrac{3}{8}\cdot \cfrac{1}{\tan C}+\cfrac{\sqrt{3}}{8}<\cfrac{\sqrt{3}}{2}\)

\(\cfrac{\sqrt{3}}{8}<S_{\triangle ABC}<\cfrac{\sqrt{3}}{2}\),即所求三角形面积的取值范围为\(\left(\cfrac{\sqrt{3}}{8}, \cfrac{\sqrt{3}}{2}\right)\)

【2020高考模拟训练用题】已知锐角\(\triangle ABC\)的内角\(A\)\(B\)\(C\)的对边分别为\(a\),\(b\)\(c\),且\(\vec{m}=(a,b+c)\)\(\vec{n}=(1,\cos C+\sqrt{3}\sin C)\)\(\vec{m}//\vec{n}\).

(1).求角\(A\).

分析:由已知\(\vec{m}//\vec{n}\),可得到\(a\cos C+\sqrt{3}a\sin C-b-c=0\)

由正弦定理边化角可得,\(\sin A\cos C+\sqrt{3}\sin A\sin C-\sin B-\sin C=0\)

由于\(B=\pi-A-C\),则有\(\sin A\cos C+\sqrt{3}\sin A\sin C-\sin(A+C)-\sin C=0\)

整理得到,\(\sqrt{3}\sin A\sin C-\cos A\sin C-\sin C=0\)

由于\(\sin C\neq 0\),则得到\(\sqrt{3}\sin A-\cos A-1=0\)

由辅助角公式可得,\(2\sin(A-\cfrac{\pi}{6})=1\)

\(\sin(A-\cfrac{\pi}{6})=\cfrac{1}{2}\)

\(0<A<\cfrac{\pi}{2}\),则\(-\cfrac{\pi}{6}<A-\cfrac{\pi}{6}<\cfrac{\pi}{3}\)

\(A-\cfrac{\pi}{6}=\cfrac{\pi}{6}\),故\(A=\cfrac{\pi}{3}\).

(2).若\(a=3\),求\(\triangle ABC\)面积的取值范围。

分析: 由\(\cfrac{b}{\sin B}=\cfrac{c}{\sin C}=\cfrac{a}{\sin A}=\cfrac{3}{\frac{\sqrt{3}}{2}}=2\sqrt{3}\),

则得\(b=2\sqrt{3}\sin B\)\(c=2\sqrt{3}\sin C\)\(C=\cfrac{2\pi}{3}-B\)

所以\(bc=12\sin B\sin C=12\sin B\sin(\cfrac{2\pi}{3}-B)=12\sin B\sin(\cfrac{\pi}{3}+B)\)

\(=12\sin B(\cfrac{\sqrt{3}}{2}\cdot \cos B+\cfrac{1}{2}\cdot\sin B)=6\sqrt{3}\sin B\cos B+6\sin^2B\)

\(=3\sqrt{3}\sin2B+3(1-\cos2B)=3\sqrt{3}\sin2B-3\cos2B+3\)

\(=6(\cfrac{\sqrt{3}}{2}\sin2B-\cfrac{1}{2}\cos2B)+3=6\sin(2B-\cfrac{\pi}{6})+3\)

由于\(\triangle ABC\)为锐角三角形,所以\(\left\{\begin{array}{l}0<B<\cfrac{\pi}{2}\\ 0<\cfrac{2 \pi}{3}-B<\cfrac{\pi}{2}\end{array}\right.\), 解得\(\cfrac{\pi}{6}<B<\cfrac{\pi}{2}\)

所以\(\cfrac{\pi}{6}<2B-\cfrac{\pi}{6}<\cfrac{5\pi}{6}\)\(\cfrac{1}{2}<\sin(2B-\cfrac{\pi}{6})\leqslant 1\)

\(6<6\sin(2B-\cfrac{\pi}{6})+3\leqslant 9\),即\(6<bc\leqslant9\)

又由于\(S_{\triangle_{ABC}}=\cfrac{1}{2}bc\sin A=\cfrac{\sqrt{3}}{4}bc\)

\(\cfrac{3\sqrt{3}}{2}<\cfrac{\sqrt{3}}{4}bc\leqslant \cfrac{9\sqrt{3}}{4}\)

所以, \(\triangle ABC\)面积的取值范围为\((\cfrac{3\sqrt{3}}{2}, \cfrac{9\sqrt{3}}{4}]\).

在锐角三角形\(ABC\)中,\(C=2B\),则\(\cfrac{c}{b}\)的取值范围是\((\sqrt{2},\sqrt{3})\)

分析:本题先将\(\cfrac{c}{b}=\cfrac{sinC}{sinB}=2cosB\)

接下来的难点是求\(B\)的范围,注意列不等式的角度,锐角三角形的三个角都是锐角,要同时限制

\(\begin{cases} &0<A<\cfrac{\pi}{2} \\ &0<B<\cfrac{\pi}{2} \\ &0<C<\cfrac{\pi}{2}\end{cases}\)得到,\(\begin{cases} &0<\pi-3B<\cfrac{\pi}{2} \\ &0<B<\cfrac{\pi}{2} \\ &0<2B<\cfrac{\pi}{2}\end{cases}\)

解得\(B\in (\cfrac{\pi}{6},\cfrac{\pi}{4})\)

\(\cfrac{c}{b}=2cosB \in (\sqrt{2},\sqrt{3})\)

在希腊数学家海伦的著作《测地术》中记载了著名的海伦公式,利用三角形的三条边长求三角形的面积,若三角形的三条边分别为\(a\)\(b\)\(c\),则\(S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}\),其中\(p=\cfrac{1}{2}(a+b+c)\),已知在\(\triangle ABC\)中,\(BC=6\)\(AB=2AC\),则当\(\triangle ABC\)的面积最大时,\(sinA\)=__________。

解: \(\because a=6\),设 \(b=x\),则\(c=2x\)

可得\(: p=\cfrac{1}{2}(a+b+c)=3+\cfrac{3 x}{2}\)

\(\therefore S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}=\sqrt{(3+\cfrac{3}{2}x)(\cfrac{3}{2}x-3)(3+\cfrac{1}{2}x)(3-\cfrac{1}{2}x)}\)

\(=\sqrt{[(\cfrac{3}{2}x)^2-3^2][3^2-(\cfrac{1}{2}x)^2]}=\sqrt{(\cfrac{9x^2}{4}-9)(9-\cfrac{x^2}{4})}\)

\(=\sqrt{\cfrac{81x^2}{4}-\cfrac{9x^4}{16}-81+\cfrac{9x^2}{4}}=\sqrt{-\cfrac{9}{16}x^4+\cfrac{90}{4}x^2-81}\)

\(=\sqrt{-\cfrac{9}{16}(x^4-40x^2)-81}=\sqrt{-\cfrac{9}{16}(x^4-40x^2+20^2)-81+\cfrac{9}{16}\times 20^2}\)

\(=\sqrt{225-81-\cfrac{9}{16}(x^4-40x^2+20^2)}\)\(=\sqrt{144-\cfrac{9}{16}(x^{2}-20)^{2}}\)

由三角形的三边关系可知:\(\left\{\begin{array}{l}{x+2x>6}\\{x+6>2x}\\{6+2x>x}\end{array}\right.\),解得:\(2<x<6\)

故当\(x^2=20\),即当\(x=2\sqrt{5}\in (2,6)\)时, \(S_{\triangle ABC}\)取得最大值\(12\) [1]

此时由\(\cfrac{1}{2}\times 2\sqrt{5}\times4\sqrt{5}\sin A=12\),解得:\(\sin A=\cfrac{3}{5}\)

解后反思:①明确海伦公式的作用,已知三边可以求解三角形的面积,或表示了三边,可以表达三角形的面积函数,从而可以求面积的最值;

②注意此题目的运算,有相当的难度,求最值时还涉及到复合函数;

③注意利用三角形的三边关系,求自变量的取值范围的技巧;

\(\triangle ABC\)中,\(\overrightarrow{AB}=\vec{c}\)\(\overrightarrow{BC}=\vec{a}\)\(\overrightarrow{CA}=\vec{b}\),给出下列命题:

①若\(\vec{a}\cdot\vec{b}>0\),则\(\triangle ABC\)为钝角三角形;②若\(\vec{a}\cdot\vec{b}=0\),则\(\triangle ABC\)为直角三角形;

③若\(\vec{a}\cdot\vec{b}=\vec{b}\cdot\vec{c}\),则\(\triangle ABC\)为等腰三角形;④若\(\vec{c}\cdot(\vec{a}+\vec{b}+\vec{c})=0\),则\(\triangle ABC\)为正三角形;

其中真命题的个数为【】

$A.1$ $B.2$ $C.3$ $D.4$

分析:对于①,\(<\vec{a},\vec{b}>=\pi-C\),故由\(\vec{a}\cdot\vec{b}=|\vec{a}||\vec{a}|\cos(\pi-C)>0\),可知\(\cos C<0\),则\(C>\cfrac{\pi}{2}\),故则\(\triangle ABC\)为钝角三角形;故①为真命题;

对于②,若\(\vec{a}\cdot\vec{b}=0\),即\(BC\perp CA\),故\(\triangle ABC\)为直角三角形;故②为真命题;

对于③,若由\(\vec{a}\cdot\vec{b}=\vec{b}\cdot\vec{c}\),约分得到\(\vec{a}=\vec{c}\),从而判断三角形为等腰三角形,这是错误的,错误在判断原因,但判断结果是正确的,属于歪打正着;应该这样求解:先变形为\(\vec{b}(\vec{a}-\vec{c})=0\),则\(\vec{b}\perp (\vec{a}-\vec{c})\),由向量三角形可知,\(\vec{a}-\vec{c}\)所在直线为底边\(AC\)的中垂线,故可知\(AB=CB\),即则\(\triangle ABC\)为等腰三角形;故③为真命题;

对于④,首先的知道\(\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}=\vec{0}\),这样\(\vec{c}\cdot \vec{0}=0\),并不能判断\(\triangle ABC\)为正三角形;故④是假命题;

综上所述,选\(C\).

【2020\(\cdot\)河北正定模拟】已知 \(a\)\(b\)\(c\)\(\triangle ABC\) 的内角 \(A\)\(B\)\(C\) 对应的三边,若满足 \(a^{2}+b^{2}=c^{2}\), 即 \((\cfrac{a}{c})^{2}+(\cfrac{b}{c})^{2}=1\), 则 \(\triangle ABC\) 为直角三角形, 类比此结论可知,若满足 \(a^{n}+b^{n}=c^{n}\) \((n\in N^*, n\geqslant3)\), 则 \(\triangle ABC\) 的形状为 【\(\quad\)

$A.$锐角三角形
$B.$直角三角形
$C.$钝角三角形
$D.$以上都有可能

解析 : 由题意知角 \(C\) 最大, \(a^{n}+b^{n}=c^{n}\) \((n \in N^*, n\geqslant3)\)

\((\cfrac{a}{c})^{n}+(\cfrac{b}{c})^{n}=1\) \((n \in N^*, n\geqslant3)\)

\(c>a\)\(c>b\),故 \(0<\cfrac{a}{c}<1\)\(0<\cfrac{b}{c}<1\)

则有 \((\cfrac{a}{c})^2>(\cfrac{a}{c})^3>(\cfrac{a}{c})^4>(\cfrac{a}{c})^5>\cdots\)\((\cfrac{b}{c})^2>(\cfrac{b}{c})^3>(\cfrac{b}{c})^4>(\cfrac{b}{c})^5>\cdots\)

所以 \((\cfrac{a}{c})^{2}+(\cfrac{b}{c})^{2}>(\cfrac{a}{c})^{n}+(\cfrac{b}{c})^{n}=1\)

\(a^{2}+b^{2}>c^{2}\), 所以 \(\cos C=\cfrac{a^{2}+b^{2}-c^{2}}{2ab}\)\(>0\)

所以 \(0<C<\cfrac{\pi}{2}\), 故 \(\triangle ABC\) 为锐角三角形.

【2020年全国卷Ⅱ卷文科数学第17题】\(\triangle ABC\)的内角\(A\)\(B\)\(C\)的对边分别为\(a\)\(b\)\(c\),已知\(\cos^{2}(\cfrac{\pi}{2}+A)\)\(+\)\(\cos A\)\(=\)\(\cfrac{5}{4}\)

(1).求\(A\);

解:由己知\(\sin^{2}A+\cos A=\cfrac{5}{4}\),即\(\cos^{2}A-\cos A+\cfrac{1}{4}=0\)

所以\((\cos B-\cfrac{1}{2})^2=0\),即\(\cos A=\cfrac{1}{2}\)

又由于\(0<A<\pi\),故\(A=\cfrac{\pi}{3}\);

(2).若\(b-c=\cfrac{\sqrt{3}}{3}a\),证明:\(\triangle ABC\)直角三角形此处既可以考虑用角来证明,由题意\(b\)\(-\)\(c\)\(=\)\(\cfrac{\sqrt{3}}{3}a\)\(>0\)可知,最大角必然是\(B\),即\(B=90^{\circ}\);也可以考虑用边的关系来证明,即证明\(b^2=a^2+c^2\)\(\;\;\)

法1: 从角的角度入手分析,比如证明\(B=90^{\circ}\)\(B=30^{\circ}+60^{\circ}\)等;

由(1)知,\(B+C=\cfrac{2\pi}{3}\),则\(C=\cfrac{2\pi}{3}-B\)

\(b-c=\cfrac{\sqrt{3}}{3}a\)边化角相比较而言,转化为角的关系,简单清晰,难度是三角变换和解三角形方程。

得到\(\sin B-\sin C=\cfrac{\sqrt{3}}{3}\sin A\)

\(\sin B-\sin(\cfrac{2\pi}{3}-B)=\cfrac{\sqrt{3}}{3}\sin \cfrac{\pi}{3}\)

\(\sin B-(\sin\cfrac{2\pi}{3}\cdot \cos B-\cos\cfrac{2\pi}{3}\cdot \sin B)=\cfrac{1}{2}\)提醒此处的三角变换极容易出错,切记,切记,平时多练习。

\(\sin B-\cfrac{\sqrt{3}}{2}\cos B-\cfrac{1}{2}\sin B=\cfrac{1}{2}\)

\(\cfrac{1}{2}\sin B-\cfrac{\sqrt{3}}{2}\cos B=\cfrac{1}{2}\)

\(\sin(B-\cfrac{\pi}{3})=\cfrac{1}{2}\),又由于\(-\cfrac{\pi}{3}<B-\cfrac{\pi}{3}<\cfrac{2\pi}{3}\)

\(B-\cfrac{\pi}{3}=\cfrac{\pi}{6}\),即\(B=\cfrac{\pi}{2}\)

\(\triangle ABC\)是直角三角形.

法2:从边的角度入手分析,比如证明\(b^2=a^2+c^2\)

由于\(A=\cfrac{\pi}{3}\)\(b-c=\cfrac{\sqrt{3}}{3}a>0\),故\(B\)为最大角,即\(b>c\)

故以下的证明朝\(b^2=a^2+c^2\)方向努力,

由余弦定理得到,\(a^2=b^2+c^2-2bc\cos A=b^2+c^2-bc\)①;

\(b-c=\cfrac{\sqrt{3}}{3}a\)得到,\(b^2+c^2-2bc=\cfrac{a^2}{3}\)②;

\(3b^2+3c^2-6bc=a^2\)③;联立①③得到,

\(2b^2+2c^2-5bc=0\),即\(2b^2-5bc+2c^2=0\),即\((b-2c)(2b-c)=0\)

解得\(b=2c\)\(2b=c\)(舍去),将\(b=2c\)代入\(b-c=\cfrac{\sqrt{3}}{3}a\)

得到\(c=\cfrac{\sqrt{3}}{3}a\),即\(a=\sqrt{3}c\)

\(c^2+a^2=c^2+3c^2=4c^2=(2c)^2=b^2\),故\(\triangle ABC\)是直角三角形.

相关链接

解三角形章节中的相关内容:判断三角形形状

对下述题目还可以,整理到圆锥曲线的最值、范围、证明专题中;


  1. \(x^2=t\),则\(g(t)=144-\cfrac{9}{16}(t-20)^{2}\),是二次函数,图像开口向下,\(g(t)_{max}=g(20)=144\)
    而函数\(m=\sqrt{n}\)是单调递增的,故\(\left[\sqrt{144-\cfrac{9}{16}(x^{2}-20)^{2}}\right]_{max}=\sqrt{144}=12\). ↩︎

posted @ 2020-06-09 11:23  静雅斋数学  阅读(525)  评论(0编辑  收藏  举报
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