銳角三角函數的定義揭示了直角三角形中的銳角與邊之間的關系,在求解銳角三角函數的過程中,經常會遇到一些點、邊、角、形等位置不明确的問題。這個時候就需要我們審清題意,分清情況,畫出可能出現圖形,分類讨論,探索解決。下面結合幾個問題,我們一起體會分類思想在解決多解型銳角三角函數問題的應用。
類型1 由邊的位置不确定誘發的分類讨論
例1.在Rt△ABC中,∠C=90°,有兩邊長分别為3和4,則sinA的值為________
【分析】根據∠C=90°,兩邊長分别為3和4,由于沒有确定誰為斜邊對邊,需要分類,畫出相應的圖形,再根據sinA=∠A的對邊/∠A的斜邊,代入計算即可.
【解答】:根據題意畫圖如下:
如圖(1)當BC=4,AC=3時,AB=5,則sinA的值為4/5;
如圖(2)當BC=3,AC=4時,AB=5,則sinA的值為3/5;
如圖(3)當AB=4,BC=3時,則sinA的值為3/4;
如圖(4)當AB=4,AC=3時,BC=√7,則sinA的值為√7/4;
則sinA的值為4/5或3/5或3/4或√7/4.
故答案為:4/5或3/5或3/4或√7/4
【點評】此題考查了解直角三角形,關鍵是運用數形結合思想,根據題意畫出圖形,求出sinA所對的邊的長,注意不要漏解.
這一問題給我們啟示:當我們求解銳角三角函數值得問題時,發現直角三角形的斜邊和角的對邊的位置不确定時,這時需要分類讨論。
類型2 由角的位置不确定誘發分類讨論
例2.在△ABC中,AD是△ABC的高,若AB=√6,tan∠B=√2/2,且BD=2CD,則BC=_______.
【分析】由tan∠B=AD/BD=√2/2,可設AD=√2x,則BD=2x,在RT△ABD中根據勾股定理求得x的值,即可得BD、CD的長,由于∠C的位置不确定,需要分類讨論求出點D在線段BC上和點D在線段BC延長線上時BC的CD長.
【解答】∵tan∠B==AD/BD=√2/2,
∴設AD=√2x,則BD=2x,
∵AB²=AD² BD²,
∴(√6)²=(√2x)² (2x)²,
解得:x=1或x=﹣1(舍),即BD=2,
又∵BD=2CD,∴CD=1,
當點D在線段AB上時,如圖1,則BC=BD CD=3;
當點D在線段AB延長線上時,如圖2,則BC=BD﹣CD=1;
故答案為:3或1.
【點評】本題主要考查解直角三角形,熟練掌握直角三角形的邊角、邊邊、角角間的關系式解直角三角形的基礎,本題需考慮兩種情況是關鍵.本題給我們啟示:當我們遇到角的位置不确定時,常常需要分類讨論,分角為銳角和鈍角兩種情形分類求解。
類型3 由于點的位置不确定誘發的分類讨論
若點B在AD左側,
∵AB=2、AD=1,∴∠ABC=30°;
若點B在AD右側,
則∠AB′D=30°,∴∠AB′C=150°,
綜上,∠ABC的度數為30°或150°,
故答案為:30或150.
【點評】本題主要考查解直角三角形,解題的關鍵是熟練掌握三角函數的定義及勾股定理、分類讨論思想的運用. 本題給我們的啟示:當點的位置不确定時,需要分類讨論,根據動點在某一線段上或線段的延長線上分别畫出圖形,再構造直角三角形,借助勾股定理解決問題。
類型4 由形(圖像)的位置不确定誘發的分類讨論
例4.在平面直角坐标系xOy中,已知一次函數y=kx b(k≠0)的圖像過點P(1,1),與x軸交于點A,與y軸交于點B,且tan∠ABO=3,那麼點A的坐标是_______.
【分析】依題意,由于已知一次函數與x軸的交點A的位置不确定,導緻Rt△AOB圖形位置不确定,需要分類求解。已知tan∠ABO=3就是已知一次函數的一次項系數是1/3或﹣1/3.根據函數經過點P,利用待定系數法即可求得函數解析式,進而可得到A的坐标.
【解答】在Rt△AOB中,由tan∠ABO=3,
可得OA=3OB,則一次函數y=kx b中k=±1/3.
∵一次函數y=kx b(k≠0)的圖像過點P(1,1),
∴當k=1/3時,求可得b=2/3;
k=﹣1/3時,求可得b=4/3.
即一次函數的解析式為y=1/3x 2/3或y=﹣1/3x 4/3.
令y=0,則x=﹣2或4,
∴點A的坐标是(﹣2,0)或(4,0).
故答案為:(﹣2,0)或(4,0).
【點評】本題給我們啟示:當角所在的三角形位置不确定時,需要分類讨論,考慮k大于0和k小于0兩種情形,通常作x軸或y軸的垂線來構造直角三角形,從而将點的坐标轉換為線段的長,再綜合利用已知相關的知識,解決問題。
牛刀小試:
1.在△ABC中,若AB=5,BC=13,AD是BC邊上的高,AD=4,則tanC=_____.
2.在△ABC中,AC=2√5,點D為直線AB上一點,且AB=3BD,直線CD與直線BC所成銳角的正切值為1/2,并且CD⊥AC,則BC的長為_____.
【練習答案及提示】
1. 2/5或1/4 根據勾股定理先求出BD的長,CD=BC﹣BD,再根據三角函數的知識求出tanC的值.本題有兩種情況,若高AD在△ABC内部,若高AD在△ABC外部.
2. 2.5或5 當點D在AB的延長線上時,作BE⊥CD垂足為E,先求出BE,EC,在RT△BCE中利用勾股定理即可解決;當點D在線段AB上時,作BE⊥CD于E,方法類似第一種情形.
知微見諸,以上例題講解我們可以看到分類讨論在這裡起到獨特作用,有必要在銳角三角函數問題重視這一數學方法的應用。分類讨論,既是一種重要的思想方法,又是一種數學解題策略,它體現了化整為零、積零為整的思想與歸納整理的方法,使知識條理化,訓練思維的嚴謹性。所以它既是思想又是方法,同時也是一種習慣思想。在應用分類讨論思想解決問題時,一定要明确何時何類,為什麼分類,這樣才能不重不漏,使複雜的問題得到清晰完整嚴密的完美解答。
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