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20三角函数★★★★☆
在 △ABC\triangle ABC 中,内角 AA,BB,CC 的对边分别是 aa,bb,cc,且 a2+b2+2ab=c2a^2 + b^2 + \sqrt{2}ab = c^2.
(1) 求 CC; (2) 设 cos⁡Acos⁡B=325\cos A\cos B = \frac{3\sqrt{2}}{5},cos⁡(α+A)cos⁡(α+B)cos⁡2α=25\frac{\cos(\alpha + A)\cos(\alpha + B)}{\cos^2\alpha} = \frac{\sqrt{2}}{5},求 tan⁡α\tan \alpha 的值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由余弦定理,
cos⁡C=a2+b2−c22ab=−22\cos C=\frac{a^2+b^2-c^2}{2ab}=-\frac{\sqrt{2}}{2}
因为 CC 是三角形的内角,所以 C=3π4C=\frac{3\pi}{4},从而
A+B=π−C=π4A+B=\pi-C=\frac{\pi}{4}
\item 记 t=tan⁡αt=\tan\alpha. 题目中的分式有意义,所以 cos⁡α≠0\cos\alpha\ne0. 由 A+B=π4A+B=\frac{\pi}{4},
sin⁡Asin⁡B=cos⁡Acos⁡B−cos⁡(A+B)=325−22=210\sin A\sin B=\cos A\cos B-\cos(A+B)=\frac{3\sqrt{2}}{5}-\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{\sqrt{2}}{10}
将两角和公式展开并除以 cos⁡2α\cos^2\alpha,得
cos⁡(α+A)cos⁡(α+B)cos⁡2α=cos⁡Acos⁡B−tsin⁡(A+B)+t2sin⁡Asin⁡B\frac{\cos(\alpha+A)\cos(\alpha+B)}{\cos^2\alpha} =\cos A\cos B-t\sin(A+B)+t^2\sin A\sin B
代入已知条件,得到
325−22t+210t2=25\frac{3\sqrt{2}}{5}-\frac{\sqrt{2}}{2}t+\frac{\sqrt{2}}{10}t^2=\frac{\sqrt{2}}{5}
两边同除以 210\frac{\sqrt{2}}{10},得
t2−5t+4=0t^2-5t+4=0
所以
tan⁡α=t=1或t=4\tan\alpha=t=1\quad\text{或}\quad t=4
\end{enumerate} \end{solution}

2013 · 重庆 · 理 · 第 20 题 · 解答题

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18三角函数★★★★☆
在 △ABC\triangle ABC 中,内角 AA,BB,CC 的对边分别为 aa,bb,cc,且 a2=b2+c2+3bca^2 = b^2 + c^2 + \sqrt{3}bc.
(1) 求 AA; (2) 设 a=3a = \sqrt{3},SS 为 △ABC\triangle ABC 的面积,求 S+3cos⁡Bcos⁡CS + 3\cos B\cos C 的最大值. 并指出此时 BB 的值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由余弦定理
a2=b2+c2−2bccos⁡Aa^2=b^2+c^2-2bc\cos A
与题设比较可得 −2bccos⁡A=3bc-2bc\cos A=\sqrt3bc,cos⁡A=−32\cos A=-\frac{\sqrt3}{2}. 因为 0<A<π0<A<\pi,所以
A=5π6A=\frac{5\pi}{6}
\item 由三角形内角和
B+C=π−A=π6B+C=\pi-A=\frac\pi6
又由正弦定理及 a=3a=\sqrt3、sin⁡A=12\sin A=\frac12,有 b=23sin⁡Bb=2\sqrt3\sin B,c=23sin⁡Cc=2\sqrt3\sin C. 令 t=B−Ct=B-C,则 −π6<t<π6-\frac\pi6<t<\frac\pi6,并且
sin⁡Bsin⁡C=cos⁡t−cos⁡(B+C)2=cos⁡t−322\sin B\sin C=\frac{\cos t-\cos(B+C)}2 =\frac{\cos t-\frac{\sqrt3}{2}}2
cos⁡Bcos⁡C=cos⁡t+cos⁡(B+C)2=cos⁡t+322\cos B\cos C=\frac{\cos t+\cos(B+C)}2 =\frac{\cos t+\frac{\sqrt3}{2}}2
三角形面积为
S=12bcsin⁡A=14bc=3sin⁡Bsin⁡CS=\frac12bc\sin A =\frac14bc =3\sin B\sin C
所以
S+3cos⁡Bcos⁡C=3sin⁡Bsin⁡C+3cos⁡Bcos⁡C=3cos⁡(B−C)=3cos⁡t⩽3S+3\cos B\cos C =3\sin B\sin C+3\cos B\cos C =3\cos(B-C)=3\cos t\leqslant3
当且仅当 t=0t=0,即 B=CB=C 时取等号. 此时
B=C=B+C2=π12B=C=\frac{B+C}{2}=\frac\pi{12}
故最大值为 33,且此时 B=π12B=\frac\pi{12}. \end{enumerate} \end{solution}

2013 · 重庆 · 文 · 第 18 题 · 解答题

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15解析几何★★★★☆
已知双曲线 x2a2−y2b2=1\frac{x^{2}}{a^{2}} - \frac{y^{2}}{b^{2}} = 1(a>0a > 0,b>0b > 0)的左,右焦点分别为 F1(−c,0)F_{1}(-c, 0),F2(c,0)F_{2}(c, 0). 若双曲线上存在一点 PP 使 sin⁡∠PF1F2sin⁡∠PF2F1=ac\frac{\sin \angle PF_{1}F_{2}}{\sin \angle PF_{2}F_{1}} = \frac{a}{c},则该双曲线的离心率的取值范围为______.
\begin{answer} (1,2+1)(1,\sqrt{2}+1) \end{answer}
\begin{solution} 在三角形 PF1F2PF_1F_2 中,由正弦定理
sin⁡∠PF1F2sin⁡∠PF2F1=PF2PF1=ac=1e<1\frac{\sin\angle PF_1F_2}{\sin\angle PF_2F_1} =\frac{PF_2}{PF_1}=\frac{a}{c}=\frac1e<1
故 PF2<PF1PF_2<PF_1,点 PP 在双曲线的右支,并且双曲线定义给出
PF1−PF2=2aPF_1-PF_2=2a
令 PF1=r1PF_1=r_1,PF2=r2PF_2=r_2,则 r2=r1er_2=\frac{r_1}{e},从而 r1=2aee−1r_1=\frac{2ae}{e-1},r2=2ae−1r_2=\frac{2a}{e-1}. 三角形存在的必要条件是 r1+r2>F1F2=2c=2aer_1+r_2>F_1F_2=2c=2ae,于是
2a(e+1)e−1>2ae⟺e2−2e−1<0\frac{2a(e+1)}{e-1}>2ae \quad\Longleftrightarrow\quad e^2-2e-1<0
结合双曲线离心率 e>1e>1,得
1<e<1+21<e<1+\sqrt2
反之,在此范围内,除
r1+r2>2cr_1+r_2>2c
外,还有 r2+2c−r1=2c−2a=2a(e−1)>0r_2+2c-r_1=2c-2a=2a(e-1)>0,r1+2c−r2=2a+2c>0r_1+2c-r_2=2a+2c>0. 所以三边 r1r_1,r2r_2,2c2c 满足三角形不等式,且 r1−r2=2ar_1-r_2=2a,可构成右支上一点 PP,故范围正是
(1,1+2)(1,1+\sqrt2)
\end{solution}

2009 · 重庆 · 理 · 第 15 题 · 填空题

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