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2022 年中科大少年班复试 · 第 1 题
F3解答题三角函数综合
在△ABC中,记a,b,c分别为角A,B,C所对的边长。已知A=2C,且a2=b(b+c)=1,求△ABC的面积。
作答
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
解析
思路
三倍角与二倍角正弦的商使边乘积条件降为一个余弦平方方程。
解答
因 A=2C,有 B=π−3C、0<C<π/3。令 u=2cosC∈(1,2),正弦定理给 a/c=u、b/c=4cos2C−1=u2−1。由 a=1 得 c=1/u,b=(u2−1)/u,所以 b(b+c)=u2−1=1。由正区间只得 u=2,于是 C=B=π/4,A=π/2,b=c=1/2。面积为 bc/2=1/4。
复核
所得角均正,且 a2=1、b(b+c)=(1/2)2=1,两条尺度条件都成立。u 为正且大于一,不能把代数负根或角域外根收入。
方法总结
倍角三角形用小角统一正弦定理,再保留余弦变量的合法区间筛代数根。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
需独立选择以小角表示三边,把乘积条件化为余弦平方方程,再排角域并恢复面积;不是题面已给换元提示。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:正弦定理与余弦定理、整体换元并求新变量范围
专题卡:边和角混在一起:用正弦、余弦定理统一成一种、三角式化成一个变量:用平方关系,再配方或作差