解直角三角形是銳角三角函數知識的延伸與升華,是對直角三角形三邊之間的關系、兩銳角之間的關系,以及邊角之間關系的系統梳理與靈活應用;同時,解直角三角形也是解決測量等方面問題的重要手段之一.事實上,無論多複雜的解直角三角形問題,最終都可以歸結為對直角三角形除直角外的五個基本元素(三邊和兩銳角)之間關系的探究.本文撷取幾例,談談解直角三角形的基本策略.
一、有“弦”用“弦”
例1 如圖1,在Rt⊿ABC中,∠C=90°,斜邊c=8,∠B=60°,求直角邊b的長.
解析: 已知條件中給出斜邊(即“弦”)c和銳角B,求∠B的對邊b,故應使用∠B的正弦.
由sinB=b/c,得b=c×sinB=8×sin60°
評注:當已知直角三角形的一銳角和斜邊(弦),求此銳角的對邊(或鄰邊),或已知一銳角及其對邊(或鄰邊),求斜邊(弦)時,應選用已知銳角的正弦(或餘弦)關系式求解.即所謂有“弦”用“弦”.
二、無“弦”用“切”
例2 如圖2,在Rt⊿ABC中,∠C=90°,a=30,∠B=30°,,求直角邊b的長.
評注:當已知條件中未給出斜邊(弦),也不需要求斜邊(弦),即條件和結論僅與兩直角邊(勾、股)有關,而與斜邊(弦)無關時,應選用已知銳角的正切(或餘切)關系式求解.即所謂無“弦”用“切”.
三、甯“乘”毋“除”
例3 某條道路上通行車輛限速為60千米/時,在離道路50米的點P處建一個監測點,道路AB段為檢測區(如圖3).在⊿ABP中,已知∠PAB=29°,∠PBA=45°,一輛轎車通過AB段的時間為8. 2秒,請判斷該車是否超速?
(參考數據:tan29°≈0.5543,tan61°≈1.8040,60千米/時=50/3米/秒)
評注 :本例在求AC的長度時,采取将PC與∠APC相乘的方法,計算簡單不易失誤.其實,在求的AC長度時,亦可由tan∠APC=PC/AC,得AC=PC/tan∠APC=50/tan29°≈50/0.5543≈90.2(米).顯然,與将PC和tan∠APC相乘求AC相比,若采用将PC與tan∠PAC相除的方法,計算既繁瑣且易出錯.故在解直角三角形時,在保證計算結果盡可能精确的前提下,如果既可以采取“相乘”,也可以采用“相除”的方法求直角三角形某條邊的長度,一般應遵循甯“乘”毋“除”的原則.當然,某些隻能采取“相除”的方法來解決的問題例外,見下例.
例4 如圖4,在Rt⊿ABC中,∠C=90°,直角邊a=20,∠A=53°,求斜邊c (結果保留整數).(參考數據:sin53°≈0. 7986 , cos53°≈0. 6018 , tan53°≈1. 3270 )
解析: 解答此例,求斜邊,顯然隻能采取“相除”的方法.
四、化“斜”為“直”
當已知條件為斜三角形的邊和角時,往往需要通過适當添加輔助線構造出直角三角形,進而轉化為解直角三角形的問題,上述例3即為此類題.茲再舉一例.
例5 如圖5,某直升機于空中A處測得正前方地面控制點C的俯角為30°;若航向不變,直升機繼續向前飛行1000m至B處,測得地面控制點C的俯角為45°?求直升機再向前飛行多遠,與地面控制點C的距離最近(結果保留根号).
評注: 例3和例5是化“斜”為“直”的兩個常見題型,可分别稱為“求和”型、“求差”型.雖然化“斜”為“直”還有其他一些不同的變式,但與例3、例5相比,解題基本思路和方法并無二緻,可謂萬變不離其宗.
五、取“原”避“中”
例6 如圖6,在Rt⊿ABC中,∠C=90°,斜邊c=80,∠B=64°,求直角邊a和b的長(精确到0.01).(參考數據:sin64°≈0. 8988 ,cos64°≈0. 4384 , tan64°≈2. 0503)
評注 :上述解題過程中,在求出a的值以後,若由tanB=b/a,可得b=a×tanB=35.072×tan64°≈35.072×2.0503≈71.91.顯然,這與析解中使用關系式“sinB=b/c”求得的b的值略有差異.其原因在于,借助“tanB=b/a”求b,此關系式中的a是中間數據,非原始數據,而析解中求b的值時所選數據均為原始數據,避開中間數據,所求結果無疑更為精确.此例告訴我們,在解直角三角形時,如果既可使用原始數據,也可使用中間數據,要盡量使用原始數據;即做到取“原”避“中”.
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