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2014 年黑龙江预赛 · 第 17 题
F3解答题三角函数综合
在 △ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,且
acosC=(2b−c)cosA。
(1) 求角 A 的大小;
(2) 已知 a=3,D 点为边 BC 的中点,试求 AD 的取值范围。
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
中线长度再用余弦定理和正边乘积描述,退化边界决定下端是否可取。
解答
由 b=acosC+ccosA,给定等式可化为 b=2bcosA,故 A=π/3。a=3 时余弦定理给 3=b2+c2−bc=(b−c)2+bc,所以 0<bc≤3。中线公式得 AD2=[2b2+2c2−3]/4=(3+2bc)/4。于是 AD∈(3/2,3/2]。
复核
上端 b=c=3 为等边,确有中线长 3/2。完整性可令边比 r=b/c>0,取 c=3/(r2−r+1),则 bc=3r/(r2−r+1) 连续取遍 (0,3],夹角 A 始终为 60∘。乘积零仅在某边趋零时趋近,所以中线下端不能收入。
方法总结
固定夹角与对边的特殊线段范围,可借相邻边乘积降元;完整边比构造能核值域与退化端点。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
边投影固定夹角,中线平方用相邻边乘积降元,需证明完整乘积范围及退化边界。
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、用实参数表示后求全局最值
专题卡:边和角混在一起:用正弦、余弦定理统一成一种、三角方程:先把所有的角列全,再逐个筛选