题目内容

已知△ABC中,满足
AB
2
=
AB
AC
+
BA
BC
+
CA
CB
,a,b,c分别是△ABC的三边.
(1)试判定△ABC的形状,并求sinA+sinB的取值范围.
(2)若不等式a2(b+c)+b2(c+a)+c2(a+b)≥kabc对任意的a,b,c都成立,求实数k的取值范围.
分析:(1)由已知条件可得
CA
CB
=0
,故△ABC是以∠C为直角的直角三角形,sinA+sinB=
2
sin(A+
π
4
)∈(1 , 
2
]

(2)原不等式等价于k≤
a2(b+c)+b2(c+a)+c2(a+b)
abc
 对任意的a,b,c均成立,右边=
1
c3sinAcosA
[c2sinA(cosA+c)+c2cos2A(csinA+c)+
c2(csinA+ccosA)]=sinA+cosA+
sinA+cosA+1
sinAcosA
,令t=sinA+cosA(t∈(1,
2
])
,则f(t)=t+
t+1
t2-1
2
=t-1+
2
t-1
+1
,利用基本不等式求出f(t)的最小值,即可得到f(t)的范围.
解答:解:(1)∵
AB
2
=
AB
AC
+
BA
BC
+
CA
CB
=
AB
•(
AC
-
BC
)+
CA
CB
=
AB
2
+
CA
CB

CA
CB
=0
,∴△ABC是以∠C为直角的直角三角形.
sinA+sinB=sinA+cosA=
2
sin(A+
π
4
)∈(1,
2
]
.(5分)
(2)在Rt△中,a=csinA,b=ccosA,∴原不等式等价于k≤
a2(b+c)+b2(c+a)+c2(a+b)
abc
 
对任意的a,b,c均成立.
∵右边=
1
c3sinAcosA
[c2sinA(cosA+c)+c2cos2A(csinA+c)+
c2(csinA+ccosA)]=sinA+cosA+
sinA+cosA+1
sinAcosA
.(8分)
t=sinA+cosA(t∈(1,
2
])
,则f(t)=t+
t+1
t2-1
2
=t-1+
2
t-1
+1

∴当t=
2
时,f(t)min=3
2
+2
,(11分) 故 k∈[ 3
2
+2 ,+∞)
. (12分)
点评:本题考查正弦定理,函数的恒成立问题,正弦函数的定义域和值域,两个向量垂直的条件,是一道中档题.
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