03:三角函数与解三角形(原卷版+解析版)-2023全国高考数学真题分项汇编

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名称 03:三角函数与解三角形(原卷版+解析版)-2023全国高考数学真题分项汇编
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 数学
更新时间 2023-07-07 11:57:38

文档简介

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03:三角函数与解三角形-2023全国高考数学真题分项汇编
一、单选题
1.(2023·全国·统考高考真题)已知的半径为1,直线PA与相切于点A,直线PB与交于B,C两点,D为BC的中点,若,则的最大值为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】由题意作出示意图,然后分类讨论,利用平面向量的数量积定义可得,或然后结合三角函数的性质即可确定的最大值.
【详解】如图所示,,则由题意可知:,
由勾股定理可得

当点位于直线异侧时,设,
则:
,则
当时,有最大值.

当点位于直线同侧时,设,
则:
,则
当时,有最大值.
综上可得,的最大值为.
故选:A.
【点睛】本题的核心在于能够正确作出示意图,然后将数量积的问题转化为三角函数求最值的问题,考查了学生对于知识的综合掌握程度和灵活处理问题的能力.
2.(2023·北京·统考高考真题)在中,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用正弦定理的边角变换与余弦定理即可得解.
【详解】因为,
所以由正弦定理得,即,
则,故,
又,所以.
故选:B.
3.(2023·天津·统考高考真题)已知函数的一条对称轴为直线,一个周期为4,则的解析式可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由题意分别考查函数的最小正周期和函数在处的函数值,排除不合题意的选项即可确定满足题意的函数解析式.
【详解】由函数的解析式考查函数的最小周期性:
A选项中,B选项中,
C选项中,D选项中,
排除选项CD,
对于A选项,当时,函数值,故是函数的一个对称中心,排除选项A,
对于B选项,当时,函数值,故是函数的一条对称轴,
故选:B.
4.(2023·天津·统考高考真题)函数的图象如下图所示,则的解析式可能为( )

A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由图知函数为偶函数,应用排除,先判断B中函数的奇偶性,再判断A、C中函数在上的函数符号排除选项,即得答案.
【详解】由图知:函数图象关于y轴对称,其为偶函数,且,
由且定义域为R,即B中函数为奇函数,排除;
当时、,即A、C中上函数值为正,排除;
故选:D
5.(2023·全国·统考高考真题)已知为锐角,,则( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据二倍角公式(或者半角公式)即可求出.
【详解】因为,而为锐角,
解得:.
故选:D.
6.(2023·全国·统考高考真题)过点与圆相切的两条直线的夹角为,则( )
A.1 B. C. D.
【答案】B
【分析】方法一:根据切线的性质求切线长,结合倍角公式运算求解;方法二:根据切线的性质求切线长,结合余弦定理运算求解;方法三:根据切线结合点到直线的距离公式可得,利用韦达定理结合夹角公式运算求解.
【详解】方法一:因为,即,可得圆心,半径,
过点作圆C的切线,切点为,
因为,则,
可得,
则,

即为钝角,
所以;
法二:圆的圆心,半径,
过点作圆C的切线,切点为,连接,
可得,则,
因为
且,则,
即,解得,
即为钝角,则,
且为锐角,所以;
方法三:圆的圆心,半径,
若切线斜率不存在,则切线方程为,则圆心到切点的距离,不合题意;
若切线斜率存在,设切线方程为,即,
则,整理得,且
设两切线斜率分别为,则,
可得,
所以,即,可得,
则,
且,则,解得.
故选:B.

7.(2023·全国·统考高考真题)已知为等腰直角三角形,AB为斜边,为等边三角形,若二面角为,则直线CD与平面ABC所成角的正切值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件,推导确定线面角,再利用余弦定理、正弦定理求解作答.
【详解】取的中点,连接,因为是等腰直角三角形,且为斜边,则有,
又是等边三角形,则,从而为二面角的平面角,即,
显然平面,于是平面,又平面,
因此平面平面,显然平面平面,
直线平面,则直线在平面内的射影为直线,
从而为直线与平面所成的角,令,则,在中,由余弦定理得:

由正弦定理得,即,
显然是锐角,,
所以直线与平面所成的角的正切为.
故选:C
8.(2023·全国·统考高考真题)设甲:,乙:,则( )
A.甲是乙的充分条件但不是必要条件 B.甲是乙的必要条件但不是充分条件
C.甲是乙的充要条件 D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
【答案】B
【分析】根据充分条件、必要条件的概念及同角三角函数的基本关系得解.
【详解】当时,例如但,
即推不出;
当时,,
即能推出.
综上可知,甲是乙的必要不充分条件.
故选:B
9.(2023·全国·统考高考真题)已知实数满足,则的最大值是( )
A. B.4 C. D.7
【答案】C
【分析】法一:令,利用判别式法即可;法二:通过整理得,利用三角换元法即可,法三:整理出圆的方程,设,利用圆心到直线的距离小于等于半径即可.
【详解】法一:令,则,
代入原式化简得,
因为存在实数,则,即,
化简得,解得,
故 的最大值是,
法二:,整理得,
令,,其中,
则,
,所以,则,即时,取得最大值,
法三:由可得,
设,则圆心到直线的距离,
解得
故选:C.
10.(2023·全国·统考高考真题)已知四棱锥的底面是边长为4的正方形,,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】法一:利用全等三角形的证明方法依次证得,,从而得到,再在中利用余弦定理求得,从而求得,由此在中利用余弦定理与三角形面积公式即可得解;
法二:先在中利用余弦定理求得,,从而求得,再利用空间向量的数量积运算与余弦定理得到关于的方程组,从而求得,由此在中利用余弦定理与三角形面积公式即可得解.
【详解】法一:
连结交于,连结,则为的中点,如图,
因为底面为正方形,,所以,则,
又,,所以,则,
又,,所以,则,
在中,,
则由余弦定理可得,
故,则,
故在中,,
所以,
又,所以,
所以的面积为.
法二:
连结交于,连结,则为的中点,如图,
因为底面为正方形,,所以,
在中,,
则由余弦定理可得,故,
所以,则,
不妨记,
因为,所以,
即,
则,整理得①,
又在中,,即,则②,
两式相加得,故,
故在中,,
所以,
又,所以,
所以的面积为.
故选:C.
11.(2023·全国·统考高考真题)已知向量满足,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】作出图形,根据几何意义求解.
【详解】因为,所以,
即,即,所以.
如图,设,
由题知,是等腰直角三角形,
AB边上的高,
所以,
,
.
故选:D.
12.(2023·全国·统考高考真题)在中,内角的对边分别是,若,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】首先利用正弦定理边化角,然后结合诱导公式和两角和的正弦公式求得的值,最后利用三角形内角和定理可得的值.
【详解】由题意结合正弦定理可得,
即,
整理可得,由于,故,
据此可得,
则.
故选:C.
13.(2023·全国·统考高考真题)函数的图象由函数的图象向左平移个单位长度得到,则的图象与直线的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】先利用三角函数平移的性质求得,再作出与的部分大致图像,考虑特殊点处与的大小关系,从而精确图像,由此得解.
【详解】因为向左平移个单位所得函数为,所以,
而显然过与两点,
作出与的部分大致图像如下,

考虑,即处与的大小关系,
当时,,;
当时,,;
当时,,;
所以由图可知,与的交点个数为.
故选:C.
14.(2023·全国·统考高考真题)已知函数在区间单调递增,直线和为函数的图像的两条相邻对称轴,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题意分别求出其周期,再根据其最小值求出初相,代入即可得到答案.
【详解】因为在区间单调递增,
所以,且,则,,
当时,取得最小值,则,,
则,,不妨取,则,
则,
故选:D.
15.(2023·全国·统考高考真题)正方形的边长是2,是的中点,则( )
A. B.3 C. D.5
【答案】B
【分析】方法一:以为基底向量表示,再结合数量积的运算律运算求解;方法二:建系,利用平面向量的坐标运算求解;方法三:利用余弦定理求,进而根据数量积的定义运算求解.
【详解】方法一:以为基底向量,可知,
则,
所以;
方法二:如图,以为坐标原点建立平面直角坐标系,
则,可得,
所以;
方法三:由题意可得:,
在中,由余弦定理可得,
所以.
故选:B.
16.(2023·全国·统考高考真题)已知等差数列的公差为,集合,若,则( )
A.-1 B. C.0 D.
【答案】B
【分析】根据给定的等差数列,写出通项公式,再结合余弦型函数的周期及集合只有两个元素分析、推理作答.
【详解】依题意,等差数列中,,
显然函数的周期为3,而,即最多3个不同取值,又,
则在中,或,
于是有,即有,解得,
所以,.
故选:B
17.(2023·全国·统考高考真题)已知,则( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据给定条件,利用和角、差角的正弦公式求出,再利用二倍角的余弦公式计算作答.
【详解】因为,而,因此,
则,
所以.
故选:B
【点睛】方法点睛:三角函数求值的类型及方法
(1)“给角求值”:一般所给出的角都是非特殊角,从表面来看较难,但非特殊角与特殊角总有一定关系.解题时,要利用观察得到的关系,结合三角函数公式转化为特殊角的三角函数.
(2)“给值求值”:给出某些角的三角函数值,求另外一些角的三角函数值,解题关键在于“变角”,使其角相同或具有某种关系.
(3)“给值求角”:实质上也转化为“给值求值”,关键也是变角,把所求角用含已知角的式子表示,由所得的函数值结合该函数的单调区间求得角,有时要压缩角的取值范围.
二、双空题
18.(2023·天津·统考高考真题)在中,,,点为的中点,点为的中点,若设,则可用表示为_________;若,则的最大值为_________.
【答案】
【分析】空1:根据向量的线性运算,结合为的中点进行求解;空2:用表示出,结合上一空答案,于是可由表示,然后根据数量积的运算和基本不等式求解.
【详解】空1:因为为的中点,则,可得,
两式相加,可得到,
即,则;
空2:因为,则,可得,
得到,
即,即.
于是.
记,
则,
在中,根据余弦定理:,
于是,
由和基本不等式,,
故,当且仅当取得等号,
则时,有最大值.
故答案为:;.

19.(2023·北京·统考高考真题)已知命题若为第一象限角,且,则.能说明p为假命题的一组的值为__________, _________.
【答案】
【分析】根据正切函数单调性以及任意角的定义分析求解.
【详解】因为在上单调递增,若,则,
取,
则,即,
令,则,
因为,则,
即,则.
不妨取,即满足题意.
故答案为:.
三、填空题
20.(2023·全国·统考高考真题)已知函数在区间有且仅有3个零点,则的取值范围是________.
【答案】
【分析】令,得有3个根,从而结合余弦函数的图像性质即可得解.
【详解】因为,所以,
令,则有3个根,
令,则有3个根,其中,
结合余弦函数的图像性质可得,故,
故答案为:.
21.(2023·全国·统考高考真题)若,则________.
【答案】
【分析】根据同角三角关系求,进而可得结果.
【详解】因为,则,
又因为,则,
且,解得或(舍去),
所以.
故答案为:.
22.(2023·全国·统考高考真题)已知函数,如图A,B是直线与曲线的两个交点,若,则______.

【答案】
【分析】设,依题可得,,结合的解可得,,从而得到的值,再根据以及,即可得,进而求得.
【详解】设,由可得,
由可知,或,,由图可知,
,即,.
因为,所以,即,.
所以,
所以或,
又因为,所以,.
故答案为:.
【点睛】本题主要考查根据图象求出以及函数的表达式,从而解出,熟练掌握三角函数的有关性质,以及特殊角的三角函数值是解题关键.
23.(2023·全国·统考高考真题)已知点均在半径为2的球面上,是边长为3的等边三角形,平面,则________.
【答案】2
【分析】先用正弦定理求底面外接圆半径,再结合直棱柱的外接球以及求的性质运算求解.
【详解】如图,将三棱锥转化为直三棱柱,
设的外接圆圆心为,半径为,
则,可得,
设三棱锥的外接球球心为,连接,则,
因为,即,解得.
故答案为:2.
【点睛】方法点睛:多面体与球切、接问题的求解方法
(1)涉及球与棱柱、棱锥的切、接问题时,一般过球心及多面体的特殊点(一般为接、切点)或线作截面,把空间问题转化为平面问题求解;
(2)若球面上四点P、A、B、C构成的三条线段PA、PB、PC两两垂直,且PA=a,PB=b,PC=c,一般把有关元素“补形”成为一个球内接长方体,根据4R2=a2+b2+c2求解;
(3)正方体的内切球的直径为正方体的棱长;
(4)球和正方体的棱相切时,球的直径为正方体的面对角线长;
(5)利用平面几何知识寻找几何体中元素间的关系,或只画内切、外接的几何体的直观图,确定球心的位置,弄清球的半径(直径)与该几何体已知量的关系,列方程(组)求解.
24.(2023·全国·统考高考真题)若为偶函数,则________.
【答案】2
【分析】利用偶函数的性质得到,从而求得,再检验即可得解.
【详解】因为为偶函数,定义域为,
所以,即,
则,故,
此时,
所以,
又定义域为,故为偶函数,
所以.
故答案为:2.
25.(2023·全国·统考高考真题)在中,,的角平分线交BC于D,则_________.
【答案】
【分析】方法一:利用余弦定理求出,再根据等面积法求出;
方法二:利用余弦定理求出,再根据正弦定理求出,即可根据三角形的特征求出.
【详解】
如图所示:记,
方法一:由余弦定理可得,,
因为,解得:,
由可得,

解得:.
故答案为:.
方法二:由余弦定理可得,,因为,解得:,
由正弦定理可得,,解得:,,
因为,所以,,
又,所以,即.
故答案为:.
【点睛】本题压轴相对比较简单,既可以利用三角形的面积公式解决角平分线问题,也可以用角平分定义结合正弦定理、余弦定理求解,知识技能考查常规.
四、解答题
26.(2023·全国·统考高考真题)已知在中,.
(1)求;
(2)设,求边上的高.
【答案】(1)
(2)6
【分析】(1)根据角的关系及两角和差正弦公式,化简即可得解;
(2)利用同角之间的三角函数基本关系及两角和的正弦公式求,再由正弦定理求出,根据等面积法求解即可.
【详解】(1),
,即,
又,



即,所以,
.
(2)由(1)知,,
由,
由正弦定理,,可得,

.
27.(2023·北京·统考高考真题)设函数.
(1)若,求的值.
(2)已知在区间上单调递增,,再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使函数存在,求的值.
条件①:;
条件②:;
条件③:在区间上单调递减.
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】(1).
(2)条件①不能使函数存在;条件②或条件③可解得,.
【分析】(1)把代入的解析式求出,再由即可求出的值;
(2)若选条件①不合题意;若选条件②,先把的解析式化简,根据在上的单调性及函数的最值可求出,从而求出的值;把的值代入的解析式,由和即可求出的值;若选条件③:由的单调性可知在处取得最小值,则与条件②所给的条件一样,解法与条件②相同.
【详解】(1)因为
所以,
因为,所以.
(2)因为,
所以,所以的最大值为,最小值为.
若选条件①:因为的最大值为,最小值为,所以无解,故条件①不能使函数存在;
若选条件②:因为在上单调递增,且,
所以,所以,,
所以,
又因为,所以,
所以,
所以,因为,所以.
所以,;
若选条件③:因为在上单调递增,在上单调递减,
所以在处取得最小值,即.
以下与条件②相同.
28.(2023·全国·统考高考真题)记的内角的对边分别为,已知.
(1)求;
(2)若,求面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据余弦定理即可解出;
(2)由(1)可知,只需求出即可得到三角形面积,对等式恒等变换,即可解出.
【详解】(1)因为,所以,解得:.
(2)由正弦定理可得

变形可得:,即,
而,所以,又,所以,
故的面积为.
29.(2023·全国·统考高考真题)记的内角的对边分别为,已知的面积为,为中点,且.
(1)若,求;
(2)若,求.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)方法1,利用三角形面积公式求出,再利用余弦定理求解作答;方法2,利用三角形面积公式求出,作出边上的高,利用直角三角形求解作答.
(2)方法1,利用余弦定理求出a,再利用三角形面积公式求出即可求解作答;方法2,利用向量运算律建立关系求出a,再利用三角形面积公式求出即可求解作答.
【详解】(1)方法1:在中,因为为中点,,,

则,解得,
在中,,由余弦定理得,
即,解得,则,

所以.
方法2:在中,因为为中点,,,
则,解得,
在中,由余弦定理得,
即,解得,有,则,
,过作于,于是,,
所以.
(2)方法1:在与中,由余弦定理得,
整理得,而,则,
又,解得,而,于是,
所以.
方法2:在中,因为为中点,则,又,
于是,即,解得,
又,解得,而,于是,
所以.
30.(2023·天津·统考高考真题)在中,角所对的边分別是.已知.
(1)求的值;
(2)求的值;
(3)求.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据正弦定理即可解出;
(2)根据余弦定理即可解出;
(3)由正弦定理求出,再由平方关系求出,即可由两角差的正弦公式求出.
【详解】(1)由正弦定理可得,,即,解得:;
(2)由余弦定理可得,,即,
解得:或(舍去).
(3)由正弦定理可得,,即,解得:,而,
所以都为锐角,因此,,
故.
31.(2023·全国·统考高考真题)设,函数.
(1)求不等式的解集;
(2)若曲线与轴所围成的图形的面积为2,求.
【答案】(1)
(2)2
【分析】(1)分和讨论即可;
(2)写出分段函数,画出草图,表达面积解方程即可.
【详解】(1)若,则,
即,解得,即,
若,则,
解得,即,
综上,不等式的解集为.
(2).
画出的草图,则与轴围成,
的高为,所以,
所以,解得.
32.(2023·全国·统考高考真题)在直角坐标系中,以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程为,曲线:(为参数,).
(1)写出的直角坐标方程;
(2)若直线既与没有公共点,也与没有公共点,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据极坐标与直角坐标之间的转化运算求解,注意的取值范围;
(2)根据曲线的方程,结合图形通过平移直线分析相应的临界位置,结合点到直线的距离公式运算求解即可.
【详解】(1)因为,即,可得,
整理得,表示以为圆心,半径为1的圆,
又因为,
且,则,则,
故.
(2)因为(为参数,),
整理得,表示圆心为,半径为2,且位于第二象限的圆弧,
如图所示,若直线过,则,解得;
若直线,即与相切,则,解得,
若直线与均没有公共点,则或,
即实数的取值范围.
【点睛】
33.(2023·全国·统考高考真题)在中,已知,,.
(1)求;
(2)若D为BC上一点,且,求的面积.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)首先由余弦定理求得边长的值为,然后由余弦定理可得,最后由同角三角函数基本关系可得;
(2)由题意可得,则,据此即可求得的面积.
【详解】(1)由余弦定理可得:

则,,
.
(2)由三角形面积公式可得,
则.
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03:三角函数与解三角形-2023全国高考数学真题分项汇编
一、单选题
1.(2023·全国·统考高考真题)已知的半径为1,直线PA与相切于点A,直线PB与交于B,C两点,D为BC的中点,若,则的最大值为( )
A. B.
C. D.
2.(2023·北京·统考高考真题)在中,,则( )
A. B. C. D.
3.(2023·天津·统考高考真题)已知函数的一条对称轴为直线,一个周期为4,则的解析式可能为( )
A. B.
C. D.
4.(2023·天津·统考高考真题)函数的图象如下图所示,则的解析式可能为( )

A. B.
C. D.
5.(2023·全国·统考高考真题)已知为锐角,,则( ).
A. B. C. D.
6.(2023·全国·统考高考真题)过点与圆相切的两条直线的夹角为,则( )
A.1 B. C. D.
7.(2023·全国·统考高考真题)已知为等腰直角三角形,AB为斜边,为等边三角形,若二面角为,则直线CD与平面ABC所成角的正切值为( )
A. B. C. D.
8.(2023·全国·统考高考真题)设甲:,乙:,则( )
A.甲是乙的充分条件但不是必要条件 B.甲是乙的必要条件但不是充分条件
C.甲是乙的充要条件 D.甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件
9.(2023·全国·统考高考真题)已知实数满足,则的最大值是( )
A. B.4 C. D.7
10.(2023·全国·统考高考真题)已知四棱锥的底面是边长为4的正方形,,则的面积为( )
A. B. C. D.
11.(2023·全国·统考高考真题)已知向量满足,且,则( )
A. B. C. D.
12.(2023·全国·统考高考真题)在中,内角的对边分别是,若,且,则( )
A. B. C. D.
13.(2023·全国·统考高考真题)函数的图象由函数的图象向左平移个单位长度得到,则的图象与直线的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
14.(2023·全国·统考高考真题)已知函数在区间单调递增,直线和为函数的图像的两条相邻对称轴,则( )
A. B. C. D.
15.(2023·全国·统考高考真题)正方形的边长是2,是的中点,则( )
A. B.3 C. D.5
16.(2023·全国·统考高考真题)已知等差数列的公差为,集合,若,则( )
A.-1 B. C.0 D.
17.(2023·全国·统考高考真题)已知,则( ).
A. B. C. D.
二、双空题
18.(2023·天津·统考高考真题)在中,,,点为的中点,点为的中点,若设,则可用表示为_________;若,则的最大值为_________.
19.(2023·北京·统考高考真题)已知命题若为第一象限角,且,则.能说明p为假命题的一组的值为__________, _________.
三、填空题
20.(2023·全国·统考高考真题)已知函数在区间有且仅有3个零点,则的取值范围是________.
21.(2023·全国·统考高考真题)若,则________.
22.(2023·全国·统考高考真题)已知函数,如图A,B是直线与曲线的两个交点,若,则______.

23.(2023·全国·统考高考真题)已知点均在半径为2的球面上,是边长为3的等边三角形,平面,则________.
24.(2023·全国·统考高考真题)若为偶函数,则________.
25.(2023·全国·统考高考真题)在中,,的角平分线交BC于D,则_________.
四、解答题
26.(2023·全国·统考高考真题)已知在中,.
(1)求;
(2)设,求边上的高.
27.(2023·北京·统考高考真题)设函数.
(1)若,求的值.
(2)已知在区间上单调递增,,再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使函数存在,求的值.
条件①:;
条件②:;
条件③:在区间上单调递减.
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
28.(2023·全国·统考高考真题)记的内角的对边分别为,已知.
(1)求;
(2)若,求面积.
29.(2023·全国·统考高考真题)记的内角的对边分别为,已知的面积为,为中点,且.
(1)若,求;
(2)若,求.
30.(2023·天津·统考高考真题)在中,角所对的边分別是.已知.
(1)求的值;
(2)求的值;
(3)求.
31.(2023·全国·统考高考真题)设,函数.
(1)求不等式的解集;
(2)若曲线与轴所围成的图形的面积为2,求.
32.(2023·全国·统考高考真题)在直角坐标系中,以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程为,曲线:(为参数,).
(1)写出的直角坐标方程;
(2)若直线既与没有公共点,也与没有公共点,求的取值范围.
33.(2023·全国·统考高考真题)在中,已知,,.
(1)求;
(2)若D为BC上一点,且,求的面积.
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