初三同步辅导材料
一、教学进度:第 六 章 解直角三角形
6.3 解直角三角形的基本方法
6.4 解直角三角形的应用
教学目标:
1.掌握直角三角形的边角关系,会运用勾股定理、直角三角形的两个锐角互余及锐角三角函数解直角三角形;
2.综合运用勾股定理,直角三角形的两个锐角互余及锐角三角函数解直角三角形,逐步培养学生分析问题、解决问题的能力;
3.使学生了解仰角、俯角的概念,能根据直角三角形的知识解决实际问题,会把实际问题转化为数学问题来解决.
二、重点、难点剖析
学习锐角三角函数后,在 RtΔABC中,∠C=90o.有如下的关系:
边与边间的关系
a2+b2=c2 (勾股定理).
角与角间的关系
∠A+∠B=90O(两锐角互为余角).
边、角间的关系
sinA= , cosA=,
tanA=, (锐角三角函数定义)
上面这些关系是解直角三角形的工具,必须牢牢掌握.
在解直角三角形的问题中,除了要掌握好上述工具外,还应当注意哪些呢?
1.我们知道,三角形的三条边、三个角是三角形的六个元素.解直角三角形是给出其中某些元素,把其余元素都求出来的过程,除了要掌握上述的工具外,还应当知道给出哪些条件,才能求出其余元素.
显然,只有当所给条件能确定唯一的一个直角三角形时,这个直角三角形才是可解的.对照两个直角三角形全等的判定定理.我们将具有下面的条件之一的直角三角形,称为可解直角三角形:
(1) 已知直角三角形的两边;
(2) 已知直角三角形的一边及一锐角.
2.当一个直角三角形唯一确定时,它的周长、面积也应当是唯一确定的,因此解直角三角形时,除了边、角以外,还可求与周长、面积有关的问题.今后在学了“圆”以后,其内容将更加丰富.
解直角三角形的应用问题,一般有测高问题、坡度问题、航行问题和一些有关物体的几何图形的计算问题等,其中常会涉及到一些专用术语,正确了解这些术语,弄清它们的含义,对于理解实际问题,正确作出解答是十分必要的.
下面对几个常用的术语作简要分析.
(1)仰角与俯角.当我们进行测量时,在视线与水平线所成的角中,视线在水平线上方的叫做仰角,在水平线下方的叫做俯角.从图1中,可以看出水平线是仰角或俯角的一条边.如在飞机上看地面目标时是俯角,而在测量物体高度时,往往给出仰角的大小.要注意的是对水平线而言.
(2)水平距离与垂直距离.平静的湖面和海面给我们以水平面的形象.与水平面平行的直线通常叫做水平线.教室的屋顶与墙壁的交线,悬挂的日光灯管,黑板的上沿与下沿,都使我们联想到水平线,沿着水平线取两点这两点间的距离,就是水平距离.
测量时一条细线被一重锤向下拉直,这条线是铅垂线,它与水平面和水平线是垂直的.沿铅垂线两点之间的距离叫做垂直距离.
如图2 所示,汽车沿斜坡向上行驶,AC就是水平距离,BC就是垂直距离,而它沿斜坡走过的距离AB通常叫做坡面距离.
(3)坡度与坡角.我们通常把坡面的铅直高度h和水平宽度l的比叫做坡度(或叫做坡比),用字母i表示,即
坡面与水平面的夹角叫做坡角,一般记作α,那么
由上面的定义可知,如果在l这段水平距离内,坡面上升的高度(垂直距离)为h,那么坡度(h/l)则表示每单位长度的水平距离内,上升的垂直距离是多少。这样坡角的正切值tgα正表示了坡面的倾斜程度,坡度越大(于是α角越大),坡面就越陡.
(4)方向角.指北或指南方向线与目标方向线所成的小于90°的水平角叫做方向角.在图3中,目标方向线OA、OB、OC、OD的方向角分别是北偏东60°,北偏西20°、南偏西45°、南偏东60°.比如我们习惯上所说的“东南方”是指目标线为南偏东45°,等等.
了解这些术语的含义,在解应用题时,还应注意根据问题的实际意义,画出图形进行分析,正确运用这些术语表示已知或所求.
三、典型例题
例1 根据下列条件解直角三角形
(1)在 RtΔABC中,∠C=90o,c=10,∠A=30o.
(2)在RtΔABC中,∠C=90o,a=50,c=.
解 (1)∵∠A=30O, ∴∠B=90O-30O=60O.
又 ∵ sinA=sin30O=,∴ a==5.
∵ cosA=cos30O==, ∴ b==.
或由勾股定理得b==.
说明 通过本例可看出在学习了三角函数后,通过边角间的三角函数关系解三角形更为简便.
(2)∵ sinA=,又 ∵ A为锐角, ∴ ∠A=45O.
∴ ∠B=90O-∠A=45O.
∵ sinB=, ∴ b=c sinB==50.
说明 熟记三角函数定义和特殊角的三角函数值,在解题中可提高解题速度.
例2 已知ΔABC中,AB=AC,BC=30,SΔ=,求此三角形顶角的度数及周长.
分析 作等腰三角形底边上的高AD,这样就把斜
三角形问题转化为解直角三角形的问题.由ΔABC的
面积和底边长可求得高AD的长,则直角三角形ABD
是一个可解三角形.
解 作ADBC,D为垂足.
∴ SΔABC=BC×AD=,
∴ AD=.
∵ BD=DC=BC=15,
在RtΔABD中,ctg∠BAD=.
则∠BAD=60O, ∴ ∠BAC=120O.
又 ∵ sin60O=, ∴ AB=.
∴ AB+AC+BC=.
答 ΔABC的顶角度数为120O,周长为.
例3 在海岸旁高200米的山顶上测得正西和正东两船的俯角为15o和75o,求两船间的距离.(已知tan15o=2-).
分析 为了使实际问题表现得更直观、形
象,通常都是画个示意图(见右图),这样就
十分清楚的看到欲求BC之长,可通过解直角
三角形ABD和ADC去解决.
解 如图, 在RtΔABD中,∠B=15O,AB=200米,
∴ BD=AD /tan15O=200(2+).
在RtΔACD中,∠C=75O, AD=200米,
∴ DC=AD tan15O =200(2-).
则BC=BD+DC=200(2+)+200(2-)=800(米).
答 两船间的距离为800米.
说明 由点A观察点B的俯角就是点B观察点A的仰角,即∠ABD;
例4 如图,铁路的路基横断面是等腰梯形,斜坡AB的坡度为1∶,坡面AB的水平宽度为3米,基面AD宽2米,求路基高AE、坡角B和基底BC的宽.
分析 由已知,垂足E和点B间的线段BE的长.
是坡面AB的水平宽度,斜坡AB的坡度1∶就是
指tanB=,由此可见ΔABE是可解的直角三
角形.由于等腰三角形是轴对称图形.从RtΔABE中
求得BE后,就不难得到基底BC的值.
解 在RtΔABE中,BE=3米.
∵ 斜坡AB的坡度为1∶, ∴ tanB=,则∠B=30O.
AE=BE tanB==3(米).
又∵ 等腰梯形是轴对称图形, ∴ BC=AD+2BE=2+6(米).
答 路基高AE的长为3米,坡角B为30o,基底BC宽为(2+6)米.
说明 由于题中没有精确度的要求,所以结果中可保留根号.
例5 某灯塔B在观测点A的北30°的方向,船M在灯塔正东方向,且在观测点A的北60°东的方向距A30海里,求若船M在上午11点10分出发,下午1点40分时驶抵灯塔B处,求船的速度(精确到0.1海里).
分析 只需延长MB,归结为解直角三角形问题来加以解决.
解:延长MB和正北的方向线相交于C,得.在中,有,所以
又,在中,,所以
.
于是,有
.
据题意,船M行驶到B只用时2.5小时,所以,船的速度为
(海里/时)
答:这艘船的速度是6.9海里/时.
说明 由于南北方向线和东西方向线互相垂直.所以航海问题大都能归结为解直角三角形问题;本例由于所给的已知角都是特殊角,所以也可用平面几何图形的性质和勾股定理来解.如设(海里),证
于是,根据勾股定理,有
由于,所以得
.
例6 在矩形ABCD中,对角线AC=10,面积为25,求两对角线所夹角的度数.
分析 如图,求矩形ABCD的两条对角线夹角
指∠AOB与∠BOC,由于ΔAOB、ΔBOC都
不是直角三角形,而∠AOB=2∠ACB,因此,
从RtΔABC考虑问题解决的途径.
解 设∠ACB=α,AB=x,BC=y.
根据题意,得x2+y2=102, xy=25.
解方程组 x2+y2=102,
x2 y2=252 ×3
设x2 、y2是一元二次方程t2-102t+3 ×252=0的两个根,解此方程得t1=75, t2=25,
则x2=25,x=5(舍去负值), y2=75, y=5 (舍去负值).
在RtΔABC中,∵ tanα=, ∴ α=30o.
则∠AOB=60O, ∠BOC=120O.
答 两条对角线所夹角的度数是60O或120O.
说明 虽然RtΔABC是可解的三角形,但是在等式xy=25中不易求出x、y的值,因此必须要组成一个关于x、y的方程组,在解答中之所以把xy=25变为x2 y2=25 ×3,
是因为既可避免开方的困难,又能达到利用根与系数关系的目的.
例7 已知锐角ΔABC中,AC=4,sinA、sinB是方程4x2-2=0的两个根,且sinA<sinB.求AB、BC、∠C.
分析 由于ΔABC不是直角三角形,∠A、∠B不是互余的两角,所以sinA与sinB没有直接关系,因此只能从解方程入手.
解 解方程4x2-2=0
得 =0, ∴ x1=, x2= .
∵ sinA<sinB, ∴ sinA=, sinB=.
又∵ ∠A、∠B均为锐角, ∴∠A=45o, ∠B=60o,则∠C=75O.
见图,作CDAB,D为垂足.
在RtΔACD中,∠A=45o, AC=4,
则AD=CD=AC cos45o==2.
在RtΔBCD中,∠B=60o, CD=2,
则BD=CD ctg60o=, BC=2BD=.
∴ AB=AD+BD=.
答 AB=, BC=, ∠C=75o.
例8 如图,四边形ABCD中,∠BAD=60o,∠B=∠D=90o,BC=11,CD=2, 求对面线AC的长.
分析 虽然ΔABC与ΔACD都是直角三
角形,但都不可能利用边角关系直接求得AC的
长,考虑到∠BAD=60o, ∠B=90o的特殊条件,
因此可设法得到一个特殊的直角三角形.从而再
去寻求途径.
解 延长AD、BC相交于点E.
在RtΔABE中,∠BAE=60o, ∴ ∠E=30O.
在RtΔCDE中,∠E=30O,CD=2, ∴ CE=4.
∵ BC=11, ∴ BE=BC+CE=15.
则RtΔABE中,AB=BE tanE=.
在RtΔABC中,由勾股定理,得
AC=
=.
巩固练习
一、选择题
1.在ΔABC中,∠C=90O,若AC∶AB=1:2,则∠A与∠B的度数比为( )
A.1∶3 B.1∶2 C.1∶1 D.2∶1
2.已知等腰三角形三边长分别为1、1和,则它的一个底角为( )
A.150O B.60O C.45O D.30O
3.等边三角形的高为5,则它的面积为( )
A.150 B.150 C.50 D.25
4.直角三角形中,一锐角的正切值为3/4,周长为24,则斜边长为( )
A.10 B.12 C.14 D.15
5.菱形的边长为,一条对角线的长是另一条对角线长的2倍,则菱形的面积是( )
A.2 B.1 C. D.4
二、填空题
6.在RtΔABC中,∠C=90O,若a=2,sinA=,则c= ,b= .
SΔABC= .
7.在ΔABC中,∠C=90O,AB=,tanB=,则AC= .
BC= .
8.ΔABC中,AB=AC,ADBC,D为垂足,若AD∶BC=∶2,
则sinB= ,∠BAC= O.
9.ΔABC中,∠C=90O,SΔABC=,a=10,则∠A= O.
10. ΔABC中,∠A+∠B=90O,cosA=,则sinB= ,若c=10,
则a= .
三、解答题
11. 如图,甲、乙两幢楼相距30米,从乙楼底B望
甲楼顶D仰角为45o,从甲楼顶D望乙楼顶A的
俯角为30o.
求乙楼高AB(保留两个有效数字)
12. 如图,在RtΔABC中,∠C=90O,AC=6,AC边上的中线BD=,解
这个直角三角形.
(第2题) (第3题)
13. 如图,海岸上有相距120米的A、B两点,分别由A、B观察海上的一艘船C,
测得∠CAB=45o, ∠CBA=60O,求船到海岸AB的距离CD.
14. 如图,在小山顶上有座电视塔,塔高AB为32米,从地面上一点D测得塔顶仰角
为60o,从山顶B测得点D的俯角为45o,求小山的高BC(精确到1米).
15.某日上午8时半,在灯塔A的东南68.6海里的B处有一只船向正西方向航行,上午11时到达该灯塔的正南C处,求这只船航行的速度(精确到0.1海里/小时).
16.如图,铁路的路基横断面是等腰梯形,斜坡AB的坡度为,坡面AB的水平宽度,基面AD宽2m,求路基高AE、坡角B和基底BC的宽.
参考答案与提示
[答案]
1、 D、D、D、A、D.
2、 6.c=6, b=, SΔ=; 7.AC=6, BC=4;
8.sinB=,∠BAC=60O; 9.60O; 10. , 8.
三、11. 13米; 12. BC=2, AB=4,∠A=30O, ∠ABC=60O;
13. (180-60)米; 14. 44米.
[提示]
7.设AC=3x,则BC=2x,由勾股定理得
(3x)2+(2x)2=()2, 解得x=2.
11. 作AECD于E,则AE=BC=30米.
在RtΔADE中,∠DAE=30O,AE=30,
∴ DE=AEtan30o=.
又∵ BC=DC=30, ∴ AB=CE=DC-DE≈11(米).
12. RtΔBDC中,DC=3,BD=,则RtΔBDC是可解三角形,求得
BC=2.
RtΔABC中,AC=6,BC=2,则RtΔABC也是可解三角形.
13. 设BD=x,则BC=2x, CD=AD=x.
根据题意,得方程x+x=120.
14. 设BC=x,则CD=x,AC=x+32.在RtΔACD中,∠ADC=60O,
则tan60o==.
15.(海里/小时).
16.
12
9