(共67张PPT)
第四课时 余弦定理、正弦定理应用举例
知识点一 实际问题中有关名词、术语
01
知识点二 测量距离问题
02
知识点四 测量角度问题
04
目录
课时作业
05
知识点三 测量高度问题
03
知识点一
实际问题中有关名词、术语
01
PART
【知识梳理】
1. 基线的概念与选取原则
(1)基线:根据测量的需要而 叫做基线;
(2)选取原则:为使测量具有较高的精确度,应根据实际需要选取合适
的基线长度.一般来说,基线越长,测量的精确度越高.
确定的线段
2. 方向角
从指定方向线到目标方向线所成的小于90°的水平角.如图,北偏东
30°,南偏东45°.
3. 仰角和俯角
(1)前提:在视线所在的垂直平面内;
(2)仰角:视线在水平线 时,视线与水平线所成的角;
(3)俯角:视线在水平线 时,视线与水平线所成的角.
以上
以下
【例1】 (1)若P在Q的北偏东44°50'方向上,则Q在P的( C )
A. 东偏北45°10'方向上 B. 东偏北44°50'方向上
C. 南偏西44°50'方向上 D. 西偏南44°50'方向上
解析: 如图所示.
C
(2)两灯塔A,B与海洋观察站C的距离都等于a km,灯塔A在C北偏东
30°,B在C南偏东60°,则A,B之间距离为( A )
A. a km B. a km
C. a km D. 2a km
解析: 在△ABC中,AC=BC=a,∠ACB=90°,所以AB=
a.故选A.
A
【规律方法】
1. 仰角与俯角是指目标视线与水平视线的夹角,水平视线易与铅垂线
混淆.
2. 方位角中的顺时针易错记为逆时针.
训练1 如图,要测出山上一座天文台BC的高,从山脚A处测得AC=60
m,天文台最高处B的仰角为45°,天文台底部C的仰角为15°,则天文
台BC的高为 m.
解析:由题图可得B=45°,∠BAC=30°,故BC= =
=30 (m).
30
知识点二
测量距离问题
02
PART
【例2】 (链接教材P49例9)如图,为测量河对岸A,B两点间的距离,
沿河岸选取相距40 m的C,D两点,测得∠ACB=60°,∠BCD=45°,
∠ADB=60°,∠ADC=30°,求A,B两点的距离.
解:在△BCD中,∠BDC=60°+30°=90°,∠BCD=45°,
∴∠CBD=90°-45°=∠BCD,
∴BD=CD=40,BC= =40 .
在△ACD中,∠ADC=30°,∠ACD=60°+45°=105°,
∴∠CAD=180°-(30°+105°)=45°.
由正弦定理,得AC= =20 .
在△ABC中,由余弦定理,得
AB2=AC2+BC2-2AC×BC× cos ∠BCA
=(20 )2+(40 )2-2×20 ×40 cos 60°=2 400,
∴AB=20 ,故A,B两点之间的距离为20 m.
【规律方法】
解决测量距离问题时要选择合适的辅助测量点,构造三角形,将问题转化
为求某个三角形的边长问题,从而利用正弦、余弦定理求解.构建数学模
型时,尽量把已知元素放在同一个三角形中,挖掘建模图形的性质,或寻
找合适的三角形,这样会使问题求解更简单.
训练2 如图,为了测量河的宽度,在岸边选定两点A,B望对岸的标记
物C,测得∠CAB=45°,∠CBA=60°,AB=60 m,则河的宽度CD=
( )
A. 30(3 + )m B. 30(3- )m
C. 20( +3)m D. 30( -1)m
√
解析: 由题意得∠ACB=180°-45°-60°=75°,在△ABC中,由
正弦定理得 = ,∴BC= = =60
( -1)(m),故CD=BC sin ∠CBA=60( -1)× =30(3-
)(m).故选B.
知识点三
测量高度问题
03
PART
【例3】 (链接教材P49例10)彬塔,又称开元寺塔、彬县塔,民间称
“雷峰塔”,位于陕西省彬县城内西南紫薇山下.某同学为测量彬塔的高
度AB,选取了与塔底B在同一水平面内的两个测量基点C与D,现测得
∠BCD=15°,∠BDC=135°,CD=20 m,在点C测
得塔顶A的仰角为60°,则塔高AB=( )
A. 30 m B. 20 m
C. 20 m D. 20 m
√
解析: 由题设知,AB⊥BC,又∠DBC=180°-∠BDC-∠BCD=
30°,在△BCD中, = ,可得BC=20 m,在Rt△ABC
中,tan∠ACB= = ,则AB=20 m.故选D.
【规律方法】
测量高度问题的解题策略
(1)“空间”向“平面”的转化:寻找相应的直角三角形,并发现题目
中有关高度的线段与平面上相关线段的长度之间的关系,从而把空间中测
量高度问题转化为平面上解三角形的问题;
(2)“解直角三角形”与“解非直角三角形”结合,全面分析所有三角
形,仔细规划解题思路.
训练3 如图,为测量山高MN,选择A和另一座山的山顶C为测量观测
点,从点A测得点M的仰角∠MAN=60°,点C的仰角∠CAB=45°以及
∠MAC=75°,从点C测得∠MCA=60°,已知山高BC=100 m,则山
高MN= m.
150
解析:由题意可知AB=BC=100 m,
所以AC=100 m,在△ACM中,
由正弦定理得AM= · sin 60°=100 (m),
所以MN=AM sin 60°=100 × =150(m).
04
PART
知识点四
测量角度问题
【例4】 (链接教材P50例11)甲船在A点发现乙船在北偏东60°的B
处,乙船以每小时a海里的速度向正北行驶,已知甲船的速度是每小时
a海里,问甲船应沿着什么方向前进,才能最快与乙船相遇?
解:如图所示.
设经过t小时两船在C点相遇,
易知BC=at海里,AC= at海里,B=120°,
由 = ,
得 sin ∠CAB= = ,
又0°<∠CAB<60°,∴∠CAB=30°,
∴∠DAC=60°-30°=30°,
∴甲船应沿着北偏东30°的方向前进,才能最快与乙船相遇.
【规律方法】
测量角度问题画示意图的基本步骤
训练4 〔多选〕如图,在海面上有两个观测点B和D,B在D的正北方
向,距离为2 n mile,在某天10:00观察到某船在C处,此时测得∠CBD
=45°,5 min后该船行驶至A处,此时测得∠ABC=30°,∠ADB=
60°,∠ADC=30°,则( )
A. 观测点B位于A的北偏东75°方向
B. 当天10:00时,该船到观测点B的距离
为 n mile
C. 当船行驶至A处时,该船到观测点B的距离为 n mile
D. 该船由C行驶至A行驶了 n mile
√
√
√
解析: A中,∠ABD=∠ABC+∠CBD=30°+45°=75°,因
为B在D的正北方向,所以B位于A的北偏东75°方向,故A正确;B中,
在△BCD中,∠CDB=∠ADC+∠ADB=30°+60°=90°,∠CBD=
45°,BD=2 n mile,所以BC=2 n mile,故B错误;C中,在△ABD
中,∠ADB=60°,∠BAD=180°-75°-60°=45°,由正弦定理得
= ,即AB= = n mile,故C正确;D中,在
△ABC中,由余弦定理得AC2=AB2+BC2-2AB·BC· cos ∠ABC=6+
8-2× ×2 × =2,则AC= n mile,故D正确.故选A、C、D.
海伦——秦九韶公式
在解三角形的问题中,一个比较困难的问题是如何由三角形的三边a,
b,c直接求出三角形的面积.据说这个问题最早是由古希腊数学家阿基米
德解决的,他得到了公式S= ,这里p= (a
+b+c).但现在人们常常以古希腊的数学家海伦(Heron,约1世纪)的
名字命名这个公式,因为这个公式最早出现在海伦的著作《测地术》中,
公式的证明在海伦的著作《测量仪器》和《度量术》中可以找到.
我国南宋著名数学家秦九韶(约1202—1261年)也发现了与海伦公式等价
的从三角形三边求面积的公式,他把这种方法称为“三斜求积”,就是S
= .
秦九韶独立推出了“三斜求积”公式.它虽然与海伦公式形式上不一
样,但两者完全等价,从中可以充分说明我国古代学者已具有很高的
数学水平.
【迁移应用】
1. 已知在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,a=6,b
+c=10.则△ABC的面积最大值为( )
A. 6 B. 8
C. 10 D. 12
解析: 依题意,p= =8,则S= =
4 =4 ,所以b=5时,Smax=12,所以
△ABC的面积最大值是12.故选D.
√
2. 海伦公式是利用三角形的三条边的边长a,b,c直接求三角形面积S的
公式,表达式为:S= (其中p= );
它的特点是形式漂亮,便于记忆.中国宋代的数学家秦九韶独立提出了
“三斜求积术”,但它与海伦公式完全等价,因此海伦公式又译作海伦—
秦九韶公式.现在有周长为10+2 的△ABC满足 sin A∶ sin B∶ sin C=
2∶3∶ ,则用以上给出的公式求得△ABC的面积为( )
A. 8 B. 4
C. 6 D. 12
√
解析:∵ sin A∶ sin B∶ sin C=2∶3∶ ,∴a∶b∶c=2∶3∶ ,∵△ABC周长为10+2 ,即a+b+c=10+2 ,∴a=4,b=6,c=2 ,∴p= =5+ ,∴△ABC的面积S= =6 .故选C.
1. 如图所示,两座灯塔A和B与海岸观察站C的距离相等,灯塔A在观察
站南偏西40°方向上,灯塔B在观察站南偏东60°方向上,则灯塔A在灯
塔B的( )
A. 北偏东10°方向上 B. 北偏西10°方向上
C. 南偏东80°方向上 D. 南偏西80°方向上
√
解析: 由条件及题图可知,∠BAC=∠ABC=40°.
又∠BCD=60°,所以∠CBD=30°,所以∠DBA=10°,因此灯塔A在灯塔B的南偏西80°方向上.故选D.
2. 如图所示,设A,B两点在河的两岸,一测量者与A在河的同侧,在所
在的河岸边先确定一点C,测出A,C的距离为50 m,∠ACB=45°,
∠CAB=105°后,可以计算出A,B两点间的距离为
( )
A. 50 m B. 50 m
C. 25 m D. m
解析: ∠ABC=180°-45°-105°=30°,在△ABC中,由
= ,得AB=100× =50 (m).
√
3. 如图,测量河对岸塔高AB时,选取与塔底B在同一水平面内的两个测
量基点C和D. 现测得α=75°,β=60°,CD=20 m,在点C处测得塔顶
A的仰角为θ=60°,则塔高AB=( )
A. 30 m B. 20 m
C. 30 m D. 10 m
√
解析: 在△BCD中,∠CBD=180°-75°-60°=45°,由正弦定
理得 = ,则BC= = =10 (m),在Rt△ABC
中,AB=BC·tan θ=10 × =30 (m).故选C.
4. 在一次海上联合作战演习中,红方一艘侦察艇发现在北偏东45°方向,
相距12 n mile的水面上,有蓝方一艘小艇正以10 n mile/h的速度沿南偏东
75°方向前进,侦察艇以14 n mile/h的速度,沿北偏东45°+α方向拦截蓝
方的小艇.若要在最短的时间内拦截住,
则红方侦察艇所需的时间为 h,
角α的正弦值为 .
2
解析:如图,设红方侦察艇经过x小时后在C处追上蓝
方小艇,则AC=14x,BC=10x,∠ABC=120°.在
△ABC中,根据余弦定理得(14x)2=122+(10x)2
-240x cos 120°,解得x=2或x=- (舍),故AC
=28 n mile,BC=20 n mile,根据正弦定理得 = ,解得 sin α= = .所以红方侦察艇所需要的时间为2小时,角α的正弦值为 .
课堂小结
1.理清单
不可到达的距离、高度、角度等实际问题的测量方案.
2.应体会
求解不可到达的距离、高度、角度等实际问题时,策略就是把实际问题
转化为解三角形问题,体现了转化与化归和数形结合的思想方法.
3.避易错
测量中有关术语的含义,如方位角、方向角.
课时作业
05
PART
1. 若点A在点C的北偏东30°方向上,点B在点C的南偏东60°方向上,
且AC=BC,则点A在点B的( )
A. 北偏东15°方向上 B. 北偏西15°方向上
C. 北偏东10°方向上 D. 北偏西10°方向上
解析: 如图所示,∠ACB=90°,又因为AC=BC,所以
∠CBA=45°.因为β=30°,所以α=90°-45°-30°=
15°,所以点A在点B的北偏西15°方向上.
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2. 从高出海平面h米的小岛上看正东方向有一只船俯角为30°,看正南方
向有一只船俯角为45°,则此时两船间的距离为( )
A. 2h米 B. h米
C. h米 D. 2 h米
解析: 如图所示,BC= h,AC=h,所以AB= =2h,即此时两船间的距离为2h米.故选A.
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3. 某人从出发点A向正东走x m后到达B,然后向左转150°再向前走3 m
到达C,测得△ABC的面积为 m2,此人这时离出发点的距离为( )
A. 3 m B. m
解析:如图所示,由题意得∠ABC=30°,AB=x,
BC=3,∵S△ABC= AB·BC sin ∠ABC= x= ,
∴x= .由余弦定理得AC2=AB2+BC2-2AB·BC cos ∠ABC=12-6 cos 30°=3,∴AC= ,即此人这时离出发点的距离为 m.故选D.
C. m D. m
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4. 江岸边有一炮台高30 m,江中有两条船,由炮台顶部测得俯角分别为
45°和30°,而且两条船与炮台底部连线成30°角,则两条船相距
( )
A. 20 m B. m
C. 30 m D. 30 m
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解析: 如图,过炮台顶部A作水平面的垂线,垂足
为B,设A处观测小船C的俯角为45°,A处观测小船
D的俯角为30°,连接BC,BD,在Rt△ABC中,
∠ACB=45°,可得BC=AB=30 m,在Rt△ABD
中,∠ADB=30°,可得BD= AB=30 m,在
△BCD中,BC=30 m,BD=30 m,∠CBD=30°,由余弦定理,得CD2=BC2+BD2-2BC·BD· cos 30°=900,∴CD=30 m,即两船相
距30 m.
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5. 〔多选〕甲、乙两楼相距20 m,从乙楼底仰望甲楼顶的仰角为60°,从
甲楼顶望乙楼顶的俯角为30°,则下列说法正确的有( )
A. 甲楼的高度为20 m
B. 甲楼的高度为10 m
C. 乙楼的高度为 m
D. 乙楼的高度为10 m
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解析: 如图所示,在Rt△ABD中,∠ABD=
60°,BD=20 m,所以AD=BDtan 60°=20 m,
AB=40 m,在△ABC中,由题易知∠CAB=30°=
∠CBA,∠ACB=120°,设AC=BC=x,由余弦定
理得AB2=AC2+BC2-2AC·BC· cos ∠ACB,即1
600=x2+x2+x2,解得x= ,则乙楼的高度为 m.故选A、C.
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6. 〔多选〕一艘客船上午9:30在A处,测得灯塔S在它的北偏东30°方
向,之后它以每小时32 n mile的速度继续沿正北方向匀速航行,上午10:
00到达B处,此时测得客船与灯塔S相距8 n mile,则灯塔S可能在B处
的( )
A. 北偏东75°方向 B. 南偏东15°方向
C. 东北方向 D. 东南方向
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解析: 画出示意图如图,客船半小时航行的路程为
32× =16(n mile),所以AB=16 n mile.又BS=8 n
mile,∠BAS=30°,所以 = ,所以 sin
∠ASB= ,所以∠ASB=45°或∠ASB=135°.当船在B处时,∠ASB=45°,∠B'BS=75°;当船在B'处时,∠ASB'=135°,∠AB'S=15°.综上,灯塔S在B处的北偏东75°方向或南偏东15°方向,故选A、B.
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7. 如图,两座相距60 m的建筑物AB,CD的高度分别为20 m,50 m,BD为水平面,则从建筑物AB的顶端A看建筑物CD的张角为 .
解析:依题意,可得AD=20 ,AC=30 ,又CD=50,所以在
△ACD中,由余弦定理的推论,得 cos ∠CAD= =
= ,又0°<∠CAD<180°,所以∠CAD=
45°,所以从顶端A看建筑物CD的张角为45°.
45°
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8. 如图,已知两座灯塔A,B与C的距离都是 km,灯塔A在C的北偏东20°,灯塔B在C的南偏东40°,则灯塔A与灯塔B的距离为 km.
3
解析:连接AB,由题意得AC=BC= ,∠ACB=120°,则AB2=AC2+BC2-2AC·BC· cos 120°=3+3-2×3× ,即AB2=9,即AB=3 km.
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9. 如图所示,位于A处的信息中心获悉:在其正东方向40 n mile的B处有
一艘渔船遇险,在原地等待营救.信息中心立即把消息告知在其南偏西
30°,相距20 n mile的C处的乙船,现乙船朝北偏东θ的方向,即沿直线
CB前往B处救援,则 cos θ= .
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解析:因为在△ABC中,AB=40 n mile,AC=20 n mile,∠BAC=
120°,所以由余弦定理,得BC2=AB2+AC2-2AB·AC· cos 120°=2
800,所以BC=20 n mile.由正弦定理,得 sin ∠ACB= · sin ∠BAC
= .由∠BAC=120°,知∠ACB为锐角,故 cos ∠ACB= .从而
cos θ= cos (∠ACB+30°)= cos ∠ACB cos 30°- sin ∠ACB sin 30°
= × - × = .
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10. 如图,游客从某旅游景区的景点A处下山至C处有两种路径:一种是
从A沿直线步行到C,另一种是先从A沿索道乘缆车到B,然后从B沿直线
步行到C. 山路AC长为1 260 m,经测量, cos A= , cos C= ,求索道
AB的长.
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解:在△ABC中,因为 cos A= , cos C= ,
所以 sin A= , sin C= ,
从而 sin B= sin [π-(A+C)]= sin (A+C)= sin A cos C+ cos A sin
C= × + × = .
由 = ,得AB= · sin C= × =1 040(m).
所以索道AB的长为1 040 m.
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11. 如图,已知长方形墙ACFE把地面上的B,D两点隔开,该墙与地面垂
直,长10 m,高3 m.已测得AB=6 m,BC=8 m.现欲通过计算,能唯一
求得B,D两点之间的距离,需要进一步测量的几何量可以为( )
A. 点D到AC的距离
B. CD的长度和DF的长度
C. ∠ACB和∠ADC
D. CD的长度和∠ACD
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解析:如图,连接BD. 因为在△ABC中,AB=6 m,BC
=8 m,AC=10 m,所以AB2+BC2=AC2,所以AB⊥BC,
所以 sin ∠BAC= = , sin ∠BCA= = .对于A,
若测量点D到AC的距离,则在△BCD或△ABD中只有一条边长度已知,无法求解BD的长,所以A选项错误;对于B,若测量CD的长度和DF的长度,则在△BCD中有两边长度已知,或△ABD中只有一条边长度已知,无法求解BD的长,所以B选项错误;对于C,若测量∠ACB和∠ADC,则在△BCD或△ABD中只有一条边已知,无法求解BD的长,所以C选项错误;对于D,若测量CD的长度和∠ACD,则在△BCD中,可求出 cos ∠BCD= cos (∠BCA+∠ACD)= cos ∠BCA· cos ∠ACD- sin ∠BCA· sin ∠ACD,而BC=8 m,所以由余弦定理,得BD2=BC2+CD2-2BC·CD cos ∠BCD,从而可求出BD,所以D选项正确.
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12. 〔多选〕某货轮在A处看灯塔B在货轮北偏东75°方向上,距离为
12 海里;在A处看灯塔C在货轮的北偏西30°方向上,距离为8 海
里.货轮自A处向正北方向航行到D处时,再看灯塔B在南偏东60°方向
上,则下列说法正确的是( )
A. A处与D处之间的距离是24海里
B. 灯塔C与D处之间的距离是8 海里
C. 灯塔C在D处的西偏南60°的方向上
D. D处在灯塔B的北偏西30°的方向上
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解析:根据题意作出图形如图所示,由货轮在A处看
灯塔B在货轮北偏东75°方向上,距离为12 海里,
得∠BAD=75°,AB=12 (海里);由货轮在A
处看灯塔C在货轮的北偏西30°方向上,距离为8
海里,得∠CAD=30°,AC=8 (海里);由货轮自A处向正北方向航行到D处时,再看灯塔B在南偏东60°方向上,得∠ADB=60°,所以在△ABD中,B=180°-60°-75°=45°.对于A,在△ABD中,由正弦定理得 = ,所以AD= = =24(海里),故A正确;
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对于B,在△ACD中,由余弦定理得CD=
=
=8 (海里),
故B正确;对于C,因为CD=AC,所以∠CDA=
∠CAD=30°,所以灯塔C在D处的南偏西30°的方向上,即灯塔C在D处的西偏南60°的方向上,故C正确;对于D,由∠ADB=60°,灯塔B在D处的南偏东60°的方向上,则D处在灯塔B的北偏西60°的方向上,故D错误.故选A、B、C.
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13. 当太阳光线与水平面的倾斜角为60°时,一根长为2 m的竹竿,要使它
的影子最长,则竹竿与地面所成的角α= .
解析:作出示意图如图所示,设竹竿的影子长为x m,依据正弦定理可得 = ,所以x= × sin (120°-α),因为0°<120°-α<120°,所以要使x最大,只需 sin (120°-α)=1,即120°-α=90°,所以当α=30°时,影子最长.
30°
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解:如图,过点D作DE∥AC,交BC于点E,
因为∠DAC=20°,所以∠ADE=160°,所以
∠ADB=360°-160°-65°=135°.
易知∠BAD=35°-20°=15°,所以∠ABD=30°.
在△ABD中,由正弦定理,得AB= = =1 000 (m).
在Rt△ABC中,BC=AB sin 35°≈1 000×1.414×0.573 6≈811(m).
所以山的高度约为811 m.
14. 某登山队在山脚A处测得山顶B的仰角为35°,沿倾斜角为20°的斜坡前进1 000 m后到达D处,又测得山顶的仰角为65°,求山的高度.(精确到1 m, sin 35°≈0.573 6, ≈1.414)
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15. 某海岸的A哨所在凌晨1点15分发现哨所北偏东30°
方向20 n mile处的D点出现可疑船只,因天气恶劣能见
度低,无法对船只进行识别,所以将该船雷达特征信号
进行标记并上报周围哨所.早上5点15分位于A哨所正西
方向20 n mile的B哨所发现了该可疑船只位于B哨所北偏西30°方向60 n
mile处的E点,并识别出其为走私船,立刻命令位于B哨所正西方向30 n
mile处C点的我方缉私船前往拦截,已知缉私船速度大小为30 n mile/h.
(假设所有船只均保持匀速直线航行)
(1)求走私船的速度大小;
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解:如图,连接BD,
∵D点位于A哨所北偏东30°方向20 n mile处,
∴∠BAD=90°+30°=120°,AD=20,∵AB=20,
∴BD= =20 .
∵AB=AD,∴∠ABD=∠ADB=30°.
∵E点位于B哨所北偏西30°方向60 n mile处,
∴∠DBE=90°-30°+30°=90°,∴DE= =40 .
设走私船的速度大小为v,
则v= =10 (n mile/h),∴走私船的速度大小为10 n mile/h.
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(2)缉私船沿什么方向行驶才能截获走私船,并求出截获走私船的具体
时间.
解:连接CE,设在F点处截获走私船,截获走私
船所需时间为t.
∵BE=60,BC=30,∠CBE=60°,
∴CE= =30 .
∵BE2=BC2+CE2,∴∠BCE=90°,∠BEC=
30°,∴∠CEF=120°.
∵走私船速度大小为10 n mile/h,缉私船速度大小为30 n mile/h,
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∴EF=10 t,CF=30t,
在△CEF中,根据余弦定理得,CF2=CE2+EF2-2CE·EF cos 120°,
即900t2=2 700+300t2-2×30 ×10 t cos 120°,
化简得2t2-3t-9=0,
∴t=- (舍去)或t=3,
此时CE=EF=30 ,∴∠ECF=30°,
∴缉私船沿北偏西30°方向行驶,3小时后即早上8点15分可截获走私船.
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THANKS
演示完毕 感谢观看