题目内容

13.在一节数学实践课上,老师出示了这样一道题,如图1,在锐角三角形ABC中,∠A、∠B、∠C所对边分别是a、b、c,请用a、c、∠B表示b2.

经过同学们的思考后,
甲同学说:要将锐角三角形转化为直角三角形来解决,并且不能破坏∠B,因此可以经过点A,作AD⊥BC于点D,如图2,大家认同;
乙同学说要想得到b2要在Rt△ABD或Rt△ACD中解决;
丙同学说那就要先求出AD=c•sinB,BD=c•cosB;(用含c,∠B的三角函数表示)
丁同学顺着他们的思路,求出b2=AD2+DC2=a2+c2-2ac•cosB(其中sin2α+cos2α=1);请利用丁同学的结论解决如下问题:
如图3,在四边形ABCD中,∠B=∠D=90°,∠BAD=60°,AB=4,AD=5.
求AC的长(补全图形,直接写出结果即可).

分析 根据三角函数的定义得到sinB=$\frac{AD}{AB}$,cosB=$\frac{BD}{AB}$,于是得到结论;根据题意得到代数式,化简即可;如图3所示,延长BC,AD交于E,解直角三角形即可得到结论.

解答 解:∵sinB=$\frac{AD}{AB}$,cosB=$\frac{BD}{AB}$,
∴AD=AB•sinB=c•sinB,BD=AB•cosB=c•cosB,
CD=BC-BD=a-c•cosB,
则出b2=AD2+DC2═(c•sinB)2+(a-c•cosB)2
=c2sin2B+a2+c2cos2B+2ac•cosB
=c2(sin2B+cos2B)+a2-2ac•cosB
=a2+c2-2ac•cosB.
如图3所示,延长BC,AD交于E,
∵∠B=90°,∠BAD=60°,AB=4,
∴AE=2AB=8,∠E=30°,
∵AD=5,
∴DE=3,
∵∠ADC=∠CDE=90°,
∴CE=2$\sqrt{3}$,
∴AC2=CE2+AE2-2CE•AEcos30°=12+64-2×$2\sqrt{3}$×8×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=28,
∴AC=2$\sqrt{7}$.
故答案是:c•sinB,c•cosB;a2+c2-2ac•cosB.

点评 本题考查了解直角三角形,余弦定理,正确的理解题意是解题的关键.

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