判断三角形形状

前言

判断依据

主要是正、余弦定理的角的形式或者边的形式,其次还可能用到诱导公式,两角和与差的公式和二倍角公式等,

变形思路

①角化边,利用(sinA=cfrac{a}{2R})等,转化为只有边的形式,然后通过因式分解、配方等,解代数方程得到边的相应关系,从而判断形状;

②边化角,利用(a=2RsinA)等,转化为只有角的形式,然后通过三角恒等变换,解三角方程得到,得到内角的关系,从而判断形状;此时要注意约分时(sinA eq 0)恒成立,约掉(cosA)时要注意分类讨论。

注意:由(sinAcosB=sinA),只能得到(cosB=1),从而得到(B=cfrac{pi}{2}),即直角三角形;

(cosAsinB=cosAsinC),应该得到(cosA=0)(sinB=sinC),从而得到(A=cfrac{pi}{2})(B=C),即直角三角形或等腰三角形;

重要结论

(sinA=sinBRightarrow A=B),等腰三角形;(sin2A=sin2BRightarrow A=B)(A+B=cfrac{pi}{2}),等腰或直角三角形;

(cosA=cosBRightarrow A=B),等腰三角形;(cos2A=cos2BRightarrow A=B),等腰三角形

(sin(A-B)=0Rightarrow A=B),等腰三角形;(cos(A-B)=1Rightarrow A=B),等腰三角形

相关拓展

  • 三角形内角和定理

(A+B+C=pi)(cfrac{A+B}{2}=cfrac{pi}{2}-cfrac{C}{2})

  • 三角形中的三角函数关系

(sin(A+B)=sinC)(cos(A+B)=-cosC)(sincfrac{A+B}{2}=coscfrac{C}{2})(coscfrac{A+B}{2}=sincfrac{C}{2})

  • 三角形中的射影定理

(a=bcdot cosC+ccdot cosB)(b=acdot cosC+ccdot cosA)(c=bcdot cosA+acdot cosB)

典例剖析

例1(Delta ABC)的内角(A,B,C)所对的边分别为(a,b,c),若(bcosC+ccosB=asinA),则(Delta ABC)的形状为【】

$A.锐角三角形$ $B.直角三角形$ $C.钝角三角形$ $D.不确定$

分析:用正弦定理的边的形式,边化角,

得到(sinBcosC+sinCcosB=sinAsinA),即(sin(B+C)=sinA=sinAsinA)

由于(sinA eq 0),故(sinA=1),故(A=cfrac{pi}{2}),故为直角三角形。

反思总结:1、不是所有的题目都即可以角化边,也可以边化角。比如本题目如果角化边,得到(bcdot cfrac{a^2+b^2-c^2}{2ab}+ccdot cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}=acdot cfrac{a}{2R}),接下来(R)没办法处理,思路陷入僵局。

2、角化边是应该是(sinA=cfrac{a}{2R}),而不是(sinA=a),我们碰到的题目大多能左右约掉(2R),但不是所有都可以约掉。

例2上例中的条件变为:若(2sinAcosB=sinC),则(Delta ABC)的形状为【】

$A.直角三角形$ $B.等腰三角形$ $C.等腰直角三角形$ $D.等边三角形$

分析:由条件(2sinAcosB=sinC)得到,(2sinAcosB=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB)

整理得到(sinAcosB-cosAsinB=0),即(sin(A-B)=0)

(A=B),即为等腰三角形。

法2:角化边,(2cfrac{a}{2R}cdot cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}=cfrac{c}{2R}),变形整理得到,

(a^2+c^2-b^2=c^2),即(a^2=b^2),则(a=b),故为等腰三角形。

例3上例中的条件变为:若(acosA=bcosB),则(Delta ABC)的形状为【】

$A.直角三角形$ $B.等腰三角形$ $C.等腰直角三角形$ $D.等腰或直角三角形$

法1:边化角,得到(sinAcosA=sinBcosB),即(sin2A=sin2B)

(2A=2B)(2A+2B=pi)

(A=B)(A+B=cfrac{pi}{2}),则为等腰或直角三角形。

法2:角化边,(acdot cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}=bcdot cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac})

两边同乘以(ab),得到(a^2(b^2+c^2-a^2)=b^2(a^2+c^2-b^2))

变形整理得到((a^2-b^2)(a^2+b^2-c^2)=0)

(a^2=b^2)(a^2+b^2=c^2)

即所求三角形为等腰或直角三角形。

例4上例中的条件变为:若(2asinA=(2b+c)sinB+(2c+b)sinC),且(sinB+sinC=1),试判断(Delta ABC)的形状。

分析:角化边,得到(2a^2=(2b+c)b+(2c+b)c)

(a^2=b^2+c^2+bc),即(b^2+c^2-a^2=-bc)

(cosA=cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}=-cfrac{1}{2}),则(A=cfrac{2pi}{3}),且有(sinA=cfrac{sqrt{3}}{2})

再将(a^2=b^2+c^2+bc)边化角,得到(sin^2A=sin^2B+sin^2C+sinBsinC)

(sinA=cfrac{sqrt{3}}{2})代入上式得到(cfrac{3}{4}=(sinB+sinC)^2-sinBsinC)

得到(sinBsinC=cfrac{1}{4}),又由(sinB+sinC=1)
解得(sinB=sinC=cfrac{1}{2}),由(B、Cin (0,cfrac{pi}{3}))

故可得(B=C=cfrac{pi}{6}),综上可得(Delta ABC)的形状为等腰钝角三角形。

反思总结:本题目若从边化角入手,会变得比较复杂。

例5(Delta ABC)中,若(sin^2A+sin^2B < sin^2C),则(Delta ABC)的形状为【】

$A.锐角三角形$ $B.直角三角形$ $C.钝角三角形$ $D.不确定$

分析:角化边,得到(a^2+b^2<c^2),故选C。

例6(a,b,c) 为三角形$ ABC$ 的三边,(a≠1)(b<c),若 (log_{c+b}a+log_{c-b}a=2log_{c+b}acdot log_{c-b}a),则三角形(ABC) 的形状为______三角形。

分析:本题目主要考查对数的变形, 由(log_{c+b}a+log_{c-b}a=2log_{c+b}acdot log_{c-b}a)

得到(cfrac{1}{log_a(c+b)}+cfrac{1}{log_a(c-b)}=2cfrac{1}{log_a(c+b)} imescfrac{1}{log_a(c-b)})

两边同乘以(log_a(c+b)cdot log_a(c-b))

去分母得到(log_a(c+b)+log_a(c-b)=2),即(log_a(c^2-b^2)=2)

则有(a^2=c^2-b^2),即(a^2+b^2=c^2)

三角形(ABC) 的形状为(underline{直角})三角形。

例7【2017•潍坊模拟】在(Delta ABC)中,(cos^2cfrac{B}{2}=cfrac{a+c}{2c})(a,b,c)分别为角(A,B,C)的对边,则(Delta ABC)的形状为【】

$A.等边三角形$ $B.直角三角形$ $C.等腰或直角三角形$ $D.等腰直角三角形$

分析:(cos^2cfrac{B}{2}=cfrac{1+cosB}{2}),又已知(cos^2cfrac{B}{2}=cfrac{a+c}{2c})

(cfrac{1+cosB}{2}=cfrac{a+c}{2c}),化简得到(c(1+cosB)=a+c)

变形得到(cosB=cfrac{a}{c}),即(cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}=cfrac{a}{c}),即(a^2+c^2-b^2=2a^2)

(a^2+b^2=c^2),故三角形(ABC) 的形状为(underline{直角})三角形。选B。

例8【2019届高三理科数学资料用题】在(Delta ABC)中,其内角(A,B,C)所对的边分别为(a,b,c),若(cfrac{c}{b}<cosA),则(Delta ABC)的形状为【】

$A.钝角三角形$ $B.直角三角形$ $C.锐角三角形$ $D.等边三角形$

法1:角化边,(cfrac{c}{b}<cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc})

(b^2+c^2-a^2<2c^2),即(a^2+c^2-b^2<0)

(cosB=cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}<0),故故是钝角三角形,选(A)

法2:边化角,由(cfrac{c}{b}<cosA),得到(cfrac{sinC}{sinB}<cosA)

(sinC<cosAsinB),即(sin(A+B)<cosAsinB),打开整理为

(sinAcosB<0),由于(sinA>0),则(cosB<0),故是钝角三角形,选(A)

例9【2019届高三理科数学资料用题】在(Delta ABC)中,角(A、B、C)的对边分别为(a、b、c),且(2acdot sinA=(2b-c)sinB+(2C-B)sinC)

(1)求角(A)的大小;

分析:由于(2acdot sinA=(2b-c)sinB+(2c-b)sinC),角化边得到,

(2a^2=(2b-c)b+(2c-b)c),整理即(bc=b^2+c^2-a^2)

(cosA=cfrac{1}{2}),又(Ain (0,pi)),故(A=60^{circ})

(2)若(sinB+sinC=sqrt{3}),试判断(Delta ABC)的形状。

分析:由于(A=60^{circ}),故(B+C=120^{circ})

(sinB+sinC=sqrt{3}),即(sinB+sin(120^{circ}-B)=sqrt{3})

打开整理得到,(sin(B+30^{circ})=1)

由于(Bin (0^{circ},120^{circ})),则(B+30^{circ}in (30^{circ},150^{circ}))

(B+30^{circ}=90^{circ}),即(B=60^{circ}),所以三角形为正三角形。

例10【2019届高三理科数学资料用题】在( riangle ABC)中,(sin(A+B)sin(A-B)=sin^2C),则三角形的形状为【】

$A、等腰三角形$ $B、直角三角形$ $C、等边三角形$ $D、等腰直角三角形$

分析:由于(sin(A+B)=sinC),两边约分,得到(sin(A-B)=sinC=sin(A+B))

打开整理得到,(2cosAsinB=0),由于(sinB eq 0)

(cosA=0),即(A=cfrac{pi}{2}),故为直角三角形,选(B)

例11【2019届高三理科数学资料用题】在( riangle ABC)中,(tanA+tanB+sqrt{3}=sqrt{3}tanAcdot tanB),且(sinAcdot cosA=cfrac{sqrt{3}}{4}),则此三角形为【】

$A、等腰三角形$ $B、直角三角形$ $C、等腰直角三角形$ $D、等边三角形$

分析:由(sinAcdot cosA=cfrac{sqrt{3}}{4}),可得到(sin2A=cfrac{sqrt{3}}{2}),则(A=cfrac{pi}{6})(A=cfrac{pi}{3})

又由题设(tanA+tanB+sqrt{3}=sqrt{3}tanAcdot tanB),得到(tanA+tanB=sqrt{3}tanAcdot tanB-sqrt{3}),代入

(tanC=-tan(A+B)=-cfrac{tanA+tanB}{1-tanAcdot tanB}=sqrt{3}),由(Cin(0,pi))得到(C=cfrac{pi}{3})

故由此判断只能是(A=cfrac{pi}{3}),否则(B=cfrac{pi}{2}),使得(tanB)无意义;

则得到(B=cfrac{pi}{3}),故三角形为等边三角形,选(D).

例12【2020届高三理科数学资料用题】在( riangle ABC)中,若(cfrac{a}{cosA}=cfrac{a}{cosB}=cfrac{c}{cosC}),则此三角形为【】

$A、等腰三角形$ $B、直角三角形$ $C、等腰直角三角形$ $D、等边三角形$

分析:由(cfrac{a}{cosA}=cfrac{a}{cosB}),得到(cosA=cosB),由于(y=cosx)((0,pi))上单递,故(A=B),即(a=b)

则原式可变形为(cfrac{a}{cosA}=cfrac{b}{cosB}=cfrac{c}{cosC}),令(cfrac{a}{cosA}=cfrac{b}{cosB}=cfrac{c}{cosC}=k)

(a=kcdot cosA)(b=kcdot cosB)(c=kcdot cosC),由正弦定理可得,

(a=kcdot cosA=2RsinA)(b=kcdot cosB=2RsinB)(c=kcdot cosC=2RsinC)

(tanA=cfrac{sinA}{cosA}=cfrac{k}{2R})(tanB=cfrac{sinB}{cosB}=cfrac{k}{2R})(tanC=cfrac{sinC}{cosC}=cfrac{k}{2R})

(tanA=tanB=tanC),又由于函数(y=tanx)在区间((0,cfrac{pi}{2}))上单调递增,

(A=B=C),则选(D)

例13【2019吕梁检测】在( riangle ABC)中,若(sinBcdot sinC=cos^2cfrac{A}{2}),且(sin^2B+sin^2C=sin^2A),则( riangle ABC)的形状为【】

$A、等边三角形$ $B、直角三角形$ $C、等腰三角形$ $D、等腰直角三角形$

分析:(sinBcdot sinC=cos^2cfrac{A}{2}=cfrac{1+cosA}{2})

(2sinBcdot sinC=1+cosA=1-cos(B+C))

(cos(B+C)-2sinBcdot sinC=1),整理得到(cos(B-C)=1)

由于(B,C)为三角形的内角,故(B=C)

又由于(sin^2B+sin^2C=sin^2A),则(b^2+c^2=a^2)

( riangle ABC)的形状为等腰直角三角形,故选(D)

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