剖析三角形的等積分割線與三角函數(shù)式的求值論文

時(shí)間:2022-09-25 03:04:00

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剖析三角形的等積分割線與三角函數(shù)式的求值論文

如何將一個(gè)三角形面積分割成兩個(gè)相等的部分,是我們已熟知的問(wèn)題,只要沿三角形的中線,即可把三角形分割成面積相等的兩個(gè)部分,許多同學(xué)認(rèn)為,這樣的分割線只有三條,但是,這樣的分割線到底有多少條呢?

問(wèn)題1:請(qǐng)用一條直線,把△ABC分割為面積相等的兩部分。

解:取BC的中點(diǎn),記為點(diǎn)D,連結(jié)AD,則AD所在直線把△ABC分成面積相等的兩個(gè)部分。

大家知道,這樣分割線一共有三條,分別是經(jīng)過(guò)△ABC的三條中線的直線,能把△ABC的面積分成相等兩部分。除了這三條以外,還有很多種,并且對(duì)于△ABC邊上任意一點(diǎn),都可以找到一條經(jīng)過(guò)這點(diǎn)且把三角形面積平分的直線。

問(wèn)題2:點(diǎn)E是△ABC中AB邊上的任意一點(diǎn),且AE≠BE,過(guò)點(diǎn)E求作一條直線,把△ABC分成面積相等的兩部分。

解:如圖2,取AB的中點(diǎn)D,連結(jié)CD,過(guò)點(diǎn)D作DF∥CE,交BC于點(diǎn)F,則直線EF就是所求的分割線

證明:設(shè)CD、EF相交于點(diǎn)P

∵點(diǎn)D是AB的中點(diǎn)

∴AD=BD∴S△CAD=S△CBD

∴S四邊形CAEP+S△PED=S四邊形DPFB+S△PCF

又∵DF∥CE∴S△FED=S△DCF(同底等高)

即:S△PED=S△PCF

∴S四邊形CAEP=S四邊形DPFB

∴S四邊形CAEP+SPCF=S四邊形DPFB+S△PED

即S四邊形AEFC=S△EBF

由此可知,把三角形面積進(jìn)行平分的直線有無(wú)數(shù)條,而且經(jīng)過(guò)邊上任意一條直線,運(yùn)用梯形對(duì)角線的特殊性質(zhì),很容易作出這樣的分割線。

那么,這些分割線會(huì)不會(huì)交于某特定的一點(diǎn)呢?

大家知道,三角形的三條中線都把三角形分成面積相等的兩個(gè)部分,而三條中線交于它的重心,如果這些分割線相交于一點(diǎn),那么這點(diǎn)必定是三角形的重心。

問(wèn)題3:已知:如圖3,在△ABC中,G是△ABC的重心,過(guò)點(diǎn)G作EF∥BC交AB于點(diǎn)E,交AC于點(diǎn)F,求證:S△AEF=S△ABC.

證明:延長(zhǎng)AG,交BC于點(diǎn)D

∵點(diǎn)G是△ABC的重心

∴AG:AD=2:3

又∵EF∥BC,∴△AEF∽△ABC

由本題可得:過(guò)AB邊上的點(diǎn)E,經(jīng)過(guò)重心G的直線,EF把三角形面積分為4:5兩部分,直線EF并不是三角形的等積分割線。而根據(jù)問(wèn)題2,可以找到一條過(guò)點(diǎn)E把三角形面積平分的一條直線,這條直線必不過(guò)重心G。

綜上可知,三角形的等積分割線有無(wú)數(shù)條,而且任意給定邊上一點(diǎn),都可以作出相應(yīng)的等積分割線,且只有一條,所有的分割線并不相交于三角形的重心。

1.給角求值要求熟練掌握兩角和與差的三角函數(shù)的基本公式、二倍角公式,特別要注意逆向使用和差角公式與二倍角公式,以此將非特殊角的三角函數(shù)轉(zhuǎn)化為特殊角的三角函數(shù)。

例1

求值:sec50°+tan10°

解析:sec50°+tan10°

=1cos50°+cos10°sin10°=1sin40°+cos80°sin80°

=2cos40°+cos80°sin80°=cos40°+cos40°+cos80°sin80°

=cos40°+cos(60°-20°)+cos(60°+20°)cos10°

=cos40°+cos20°cos10°

=2cos30°cos10°cos10°=3

總結(jié)評(píng)述:本題的解題思路是:變角→切割化弦→化異角為同角→轉(zhuǎn)化為特殊角→約去非特殊角的三角函數(shù)。

解此類問(wèn)題的方法是,轉(zhuǎn)化為特殊角,同時(shí)能消去非特殊角的三角函數(shù)。

2.給值求值給出角的一種三角函數(shù)值,求另外的三角函數(shù)式的值,常用到同角三角函數(shù)的基本關(guān)系及其推論,有時(shí)還用到“配角”的技巧,解題的關(guān)鍵是找出已知條件與欲求的值之間的角的運(yùn)算及函數(shù)名稱的差異,對(duì)已知式與欲求式施以適當(dāng)?shù)淖冃?,以達(dá)到解決問(wèn)題的目的。公務(wù)員之家

例2已知1+tanα1-tanα=5+26求1-sin2αcos2α的值

策略:要求1-sin2αcos2α的值,條件1+tanα1-tanα=5+26是非常重要的,要從這一條件出發(fā),將α的某一三角函數(shù)值求出,即可獲解。

解析:1+tanα1-tanα=tan45°+tanα1-tan45°tanα=tan(45°+α)=5+26

∵cos2α1-sin2α=sin(90°+2α)1+cos(90°+2α)=tan(45°+α)

∴1-sin2α1cos2α=1tan(45°+α)=15+26=5-26

3.給值求角

給出三角函數(shù)值求角的關(guān)鍵有二:

(1)求出要求角的某一三角函數(shù)值(通常以正弦或余弦為目標(biāo)函數(shù))。

(2)確定所求角在(已求該角的函數(shù)值)相應(yīng)函數(shù)的哪一個(gè)單調(diào)區(qū)間上(注意已知條件和中間所求函數(shù)值的正負(fù)符號(hào))。

例3若α、β∈(0,π),cosα=-750,tanβ=-13求α+2β的值。

解析:由已知不難求出tanα與tan2β的值,這就可求出tan(α+2β)的值,所以要求α+2β的值,關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷α+2β的范圍。

∵cosα=-750且α∈(0,π)

∴sinα=150,tanα=-17

又tanβ=-13,tan2β=2tanβ1-tan2β=-34

∴tan(α+2β)=tanα+tan2β1-tan2βtanα

=-17-341-(-17)(-17)(-34)=-1

α∈(0,π),tanα=-17<0,α∈(π2,π)

β∈(0,π),tanβ=-13<0,β∈(π2,π)

∴2β∈(π,2π),tan2β=-34<0

∴3π2<2β<2π

∴α+2β∈(2π,3π).

而在(2π,3π)上正切值等于-1的角只有11π4

∴α+2β=11π4

總結(jié)評(píng)述:給值求角問(wèn)題中,求出三角函數(shù)值后,要注意限制角的范圍。