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18三角函数★★★☆☆
在 △ABC\triangle ABC 中,角 AA,BB,CC 所对的边分别为 aa,bb,cc,已知 cos⁡2C=−14\cos 2C = -\frac{1}{4}.
(1) 求 sin⁡C\sin C 的值; (2) 当 a=2a = 2,2sin⁡A=sin⁡C2 \sin A = \sin C 时,求 bb 及 cc 的长.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 因为 0<C<π0<C<\pi,所以 sin⁡C>0\sin C>0. 由二倍角公式
cos⁡2C=1−2sin⁡2C=−14\cos2C=1-2\sin^2C=-\frac14
得 sin⁡2C=58\sin^2C=\frac58,sin⁡C=104\sin C=\frac{\sqrt{10}}4.
\item 由正弦定理及 a=2a=2,2sin⁡A=sin⁡C2\sin A=\sin C,得
csin⁡C=asin⁡A=2sin⁡C2=4sin⁡C\frac{c}{\sin C}=\frac{a}{\sin A} =\frac{2}{\frac{\sin C}{2}}=\frac4{\sin C}
所以 c=4c=4. 又由 cos⁡2C=−14\cos2C=-\frac14, cos⁡2C=1+cos⁡2C2=38\cos^2C=\frac{1+\cos2C}{2}=\frac38,cos⁡C=±64\cos C=\pm\frac{\sqrt6}{4}. 对三角形使用余弦定理,
c2=a2+b2−2abcos⁡Cc^2=a^2+b^2-2ab\cos C
即
b2−4bcos⁡C−12=0b^2-4b\cos C-12=0
当 cos⁡C=64\cos C=\frac{\sqrt6}{4} 时,b2−6b−12=0b^2-\sqrt6b-12=0,取正根得 b=26b=2\sqrt6;当 cos⁡C=−64\cos C=-\frac{\sqrt6}{4} 时,b2+6b−12=0b^2+\sqrt6b-12=0,取正根得 b=6b=\sqrt6. 两组边长均满足三角形不等式.
因此
(b,c)=(6,4)或(26,4)(b,c)=(\sqrt6,4)\quad\text{或}\quad(2\sqrt6,4)
\end{enumerate} \end{solution}

2010 · 浙江 · 理 · 第 18 题 · 解答题

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