從解直角三角形到三角函數(shù)的應(yīng)用

直角三角形有三角邊(兩條直角邊和一條斜邊)噩翠,三個(gè)角(兩個(gè)銳角和一個(gè)直角)砂轻,一共有六個(gè)元素,依據(jù)給出的條件將直角三角形中的六個(gè)元素都求出來的過程然爆,就是解直角三角形的過程站粟。

如何去解直角三角形呢?這就需要用到直角三角形角之間的關(guān)系(直角三角形的兩個(gè)銳角互余)曾雕、邊之間的關(guān)系(勾股定理)奴烙、以及邊角關(guān)系(銳角三角函數(shù):正弦、余弦剖张、正切)切诀!

若已知其中的一個(gè)元素,一個(gè)銳角/一條邊搔弄,則無法求解幅虑。原因是,只知一個(gè)銳角的度數(shù)顾犹,邊的長度無法求出倒庵!只知一條邊的長度,無法通過勾股定理去求其它邊的長度炫刷,也無法通過三角函數(shù)去求銳角的度數(shù)擎宝,所以也不能解直角三角形。

若已知其中的兩個(gè)元素浑玛,兩個(gè)銳角/兩條邊/一個(gè)銳角和一條邊绍申,我們分析如下:①兩個(gè)銳角:因另一個(gè)銳角可通過互余求出,本質(zhì)還是已知一個(gè)銳角度數(shù)顾彰,故仍然無法建立與邊的關(guān)系极阅,無法求出邊的長度;②兩條邊:無論是兩條直角邊涨享,還是一條直角邊一條斜邊筋搏,都可以利用勾股定理求出第三條邊的長度,再利用銳角三角函數(shù)(正弦=對邊比這邊/余弦=鄰邊比斜邊/正切=對邊比鄰邊)灰伟,即可求出角的度數(shù)拆又,從而求解直角三角形儒旬;③一個(gè)銳角和一條邊:若此邊為這個(gè)銳角的對邊栏账,可利用正弦三角函數(shù)求得斜邊帖族,再利用勾股定理/正切三角函數(shù)求得鄰邊;若此邊為這個(gè)銳角的鄰邊挡爵,可利用余弦三角函數(shù)求得斜邊竖般,再利用勾股定理/正切三角函數(shù)求得對邊,從而解決邊的問題茶鹃,另一個(gè)銳角通過互余求解解決角的問題涣雕,故可達(dá)到解直角三角形的目的。

我們總結(jié)以上情況闭翩,至少需要兩個(gè)元素挣郭,即兩條邊/一個(gè)銳角和一條邊,才能達(dá)到解直角三角形的目的疗韵。換句話說兑障,要解直角三角形,需要兩個(gè)元素蕉汪,這兩個(gè)元素中必須要有邊的元素才可以流译!

清楚了這個(gè)問題,學(xué)習(xí)三角函數(shù)的應(yīng)用才有了知識方面的基礎(chǔ)者疤。出示以下應(yīng)用問題福澡,鋪墊教材中的問題:


分析如下:涉及到兩個(gè)直角三角形,直角三角形ACD和直角三角形BCD驹马,其中公共直角邊CD的長度已知革砸,每個(gè)直角三角形中CD的對角也已知,要求的是AB的長度糯累,AB=AC-BC算利,AC和BC的長度都可以通過正切三角函數(shù)求出,問題即得解寇蚊,關(guān)鍵步驟見上圖笔时。

問題變式為教材中的問題:

分析如下:這個(gè)問題中的,只有一個(gè)長度也就是線段AB的長度為50m仗岸,但是這個(gè)長度既不是直角三角形ACD中邊的長度允耿,也不是直角三角形BCD中邊的長度,那么就無法直接去利用解直角三角形的方法去求解(解直角三角形必須要有一邊的長度)扒怖,那么怎么解決呢较锡?有了上一題的經(jīng)驗(yàn),不難想出盗痒,既然沒有一條邊的長度蚂蕴,我們不防設(shè)出一條邊CD的長度為xm低散,那么類比上一題的解題思路,就可以用正切三角函數(shù)表示出AC和BC的長度了骡楼,再根據(jù)等量關(guān)系A(chǔ)C-BC=AB熔号,即可建立方程去進(jìn)行求解,關(guān)鍵步驟見上圖鸟整。

當(dāng)然引镊,在這里,一些善于觀察的學(xué)生也會提出篮条,在這個(gè)圖形中弟头,可利用條件得出三角形ABD是一個(gè)等腰三角形,那么就有BD=AD=50m涉茧,那么直角三角形BCD的斜邊長度就已知赴恨,在直角三角形BCD中,利用sin∠DBC就可以求出塔CD的高度了伴栓!這個(gè)解答非常巧妙伦连,教師在此時(shí)也一定要及時(shí)給予肯定和鼓勵(lì),但也要指出挣饥,這種解法是基于圖形角度的特殊之處除师,如果把角度換成其它角度的話,這種方法就行不通扔枫,但是前面的方法則適用于任何角度汛聚,更具有一般性。

出示第三個(gè)變式問題:

分析如下:這個(gè)問題基于問題2進(jìn)行變式短荐,學(xué)生不難得出解答(見上圖)倚舀。在此時(shí),教師可進(jìn)一步指出忍宋,問題1和2的模型為母子型痕貌,問題3為背靠背型。

同時(shí)基于以上三個(gè)問題糠排,將問題背景升級(增加題意理解的部分)舵稠,同時(shí)檢測學(xué)生技能的掌握程度:

在這個(gè)問題中,首先入宦,需要強(qiáng)調(diào)過點(diǎn)C作CD⊥AB于點(diǎn)D哺徊,構(gòu)造直角三角形ACD和直角三角形BCD,屬于背靠背模型乾闰,由題意可知BD=9米落追,它直角三角形BCD中完整的一條直角邊,利用tan45°可求出CD=9米涯肩,進(jìn)一步在直角三角形ACD中轿钠,利用tan37°求出AD的長度巢钓,那么可根據(jù)AB=AD+BD求得AB的長度。

這個(gè)問題增設(shè)題意的理解疗垛,一個(gè)是將小東所在的教學(xué)樓距離地面9米高的位置症汹,依據(jù)圖形及輔助線所得長方形的性質(zhì),轉(zhuǎn)化為BD的長度继谚;另一個(gè)是題中已知國旗上升時(shí)間烈菌,求其上升的速度阵幸,我們需知道其上升的路程花履,上升的路程為AB的長度減去升旗前國旗上端懸掛的高度。

對于上圖中教材中的引入問題挚赊,因其涉及到更復(fù)雜的方位角及最短距離題意的理解(貨輪在向東航行的途中是否會有觸礁的危險(xiǎn)诡壁,取決于點(diǎn)A到BC的最短距離,垂線段最短荠割,最短距離若小于10海里則危險(xiǎn)妹卿,若大于10海里則沒有危險(xiǎn)),我認(rèn)為可以在上述問題解決之后再進(jìn)行出示解決蔑鹦,以達(dá)到學(xué)習(xí)由淺入深夺克、循序漸近的目的。

方位角問題變式見上圖嚎朽,這個(gè)題在前面的基礎(chǔ)上铺纽,又增設(shè)了一個(gè)問題:如何作輔助線?如果單看圖形哟忍,很多同學(xué)會立刻想到過點(diǎn)B向AC作垂線段狡门,由此達(dá)到構(gòu)造直角三角形的目的!但是锅很,這樣卻需要用到75°角的三角函數(shù)值其馏,而題中卻并未給出75°角的三角函數(shù)值的參考數(shù)據(jù),故而這種構(gòu)造方法是行不通的爆安!故而需換一個(gè)角度去作輔助線叛复,AC的長度是一條完整的邊的長度,借助AC這條完整的邊扔仓,將其放進(jìn)直角三角形中褐奥,即可得輔助線的作法,即過點(diǎn)C作CD⊥AB于點(diǎn)D当辐,通過解直角三角形ACD和解直角三角形BCD求得BC的長度解決問題抖僵。

基于以上問題,總結(jié)三角函數(shù)應(yīng)用題的解題思維路徑:

①通讀題意缘揪,結(jié)合圖形耍群,在圖中找出并標(biāo)出與題干相吻合的已經(jīng)條件(另需特別注意題中所給的三角函數(shù)的參考值)义桂;

②找直角三角形(若不能在圖中體現(xiàn),則需添加合適的輔助線:三角形或梯形作高法蹈垢,將其結(jié)合慷吊。作高需注意結(jié)合題中角度及邊作高,不可盲目添加輔助線曹抬,添加的輔助線也不能破壞題中所給的角度溉瓶,否則只會讓解題變得更復(fù)雜),將已知條件轉(zhuǎn)化為直角三角形中的邊角關(guān)系(注意:必須要有一完整的邊谤民,若無完整的邊可用堰酿,需設(shè)出完整邊);

③列關(guān)系式:在直角三角形中张足,選擇適當(dāng)?shù)匿J角三角函數(shù)關(guān)系式触创,進(jìn)行求解(注意:若是設(shè)有未知數(shù),根據(jù)題意找到等量關(guān)系为牍,列方程求解)哼绑;

④檢驗(yàn):要特別注意所求數(shù)據(jù)是否是題中要求的結(jié)果(是否需進(jìn)一步計(jì)算),同時(shí)碉咆,還要注意題目中對結(jié)果的精確度有無要求抖韩。

最后,跟蹤拓展練習(xí)出示如下:


一般情況下疫铜,三角函數(shù)的應(yīng)用題中茂浮,都是涉及到兩個(gè)直角三角形,我們在兩個(gè)直角三角形中分別應(yīng)用三角函數(shù)進(jìn)行解題块攒。但有時(shí)候也會遇到題中有三個(gè)直角三角形的情況励稳,那么,這種情況下囱井,有一個(gè)直角三角形就屬于要啥有啥類型的驹尼,其邊或者角均可通過三角函數(shù)/勾股定理/互余去求解,那么這個(gè)要啥有啥的三角形在解題過程中就起著鋪墊的作用庞呕,而另外兩個(gè)直角三角形才是我們在解題中新翎,真正要鎖定的兩個(gè)直角三角形,再去利用我們總結(jié)的解題思維路徑進(jìn)行解題住练。

三角函數(shù)的應(yīng)用題地啰,每年的中考都會出一道解答題,這類題也屬于中考必得分的題讲逛。它所涉及到的情境背景也是千變?nèi)f化亏吝,小到一件生活用品如一個(gè)茶壺一盞臺燈的設(shè)計(jì),大到航空航海的應(yīng)用……雖然情境千變?nèi)f化盏混,但是去情境后的本質(zhì)蔚鸥,其實(shí)歸根結(jié)底都是解直角三角形的問題惜论。沒有直角三角形就去構(gòu)造直角三角形!直接法還是間接法解題止喷,取決于直角三角形中有沒有完整的邊可用馆类!相信掌握了這些不變的思路與技巧,善于歸類和總結(jié)弹谁,這類問題一定可以是能夠熟能生巧乾巧,得心應(yīng)手,并拿到全分的预愤。

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