三角函数之目:2013年理数全国卷A题17

2013年理数全国卷A题17(本题满分12分)

如图,在 \triangle ABC 中,\angle ABC=90°, AB=\sqrt{3},BC=1,P\triangle ABC 内一点,\angle BPC=90°.

(Ⅰ)若 PB=\dfrac{1}{2},求 PA

(Ⅱ)若 \angle APB = 150°,求 \tan \angle PBA


【解答第1问】

我们从一个小学级别的问题开局:

\boxed{\mathbb{Q}} 图中有几个三角形?有没有特殊的三角形?

\boxed{\mathbb{A}} 回答是:图中有4个三角形:\triangle ABC,\triangle PAB,\triangle PBC,\triangle PCA

而且,在4个三角形中,有两个是直角三角形:Rt\triangle ABC,Rt\triangle PBC

应用初中的数学知识,可以得出结论:\angle PCB = \angle PBA (同一个角的余角相等)

Rt\triangle PBC 中,\sin \angle PCB=\dfrac{PB}{PC}=\dfrac{1}{2}

\sin \angle PCB = \dfrac{1}{2} \;\Rightarrow\; \cos \angle PCB=\dfrac{\sqrt{3}}{2}

依据余弦定理可得:

PA^2=AB^2+PB^2-2\cdot AB \cdot PB \cdot \cos \angle PCB

=3+\dfrac{1}{4}-2\cdot \sqrt{3} \cdot \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2}

=\dfrac{7}{4}

\therefore PA=\dfrac{\sqrt{7}}{2}


【解答第2问】

不妨记 \theta = \angle PBA

\angle PCB = \angle PBA \Rightarrow PB=BC \cdot \sin\theta=\sin\theta

\triangle PBA 中应用正弦定理:

PA=\dfrac{AB}{\sin 150°} \cdot \sin\theta

=2\sqrt{3}\sin\theta

\triangle PBA 中应用余弦定理:

AB^2=PA^2+PB^2-2PA\cdot PB\cdot \cos 150°

3=12\sin^2\theta+\sin^2\theta + 6 \sin^2\theta

\therefore \sin^2\theta=\dfrac{3}{19}

\dfrac {1} {\tan^2\theta}+1 = \dfrac{1} { \sin^2\theta } = \dfrac {19} {3}

\tan^2\theta=\dfrac{3}{16}

\because \theta \lt 90°

\therefore \tan\theta=\dfrac{\sqrt{3}}{4}


【提炼与提高】

解答三角形的问题,一定要学会看图。『图中有几个三角形?有没有特殊的三角形?』这是一个简单又实用的问题。

假如图中有直角三角形,那是好消息,从三角函数的角度来看,直角三角形比较『简单』。

从例题的角度,正弦定理和余弦定理是年年出现的必考内容。从解题的角度,这两个定理是看家本领。

在本题中,两个定理配合使用,十分典型。


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