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✏️ 章节练习

正弦定理应用练习 - 通过练习巩固正弦定理的理解和应用技能

一、基础练习题(正弦定理基本应用)

练习1:已知两角及一边,求另一边

题目:在 \(\triangle ABC\) 中,\(\angle A = 35^\circ\),\(\angle B = 55^\circ\),边 \(c = 12\) cm,求边 \(a\) 和边 \(b\)。

解题步骤:
1. 首先求 \(\angle C = 180^\circ - 35^\circ - 55^\circ = 90^\circ\)
2. 使用正弦定理求边 \(a\):\(\frac{a}{\sin A} = \frac{c}{\sin C}\)
3. \(\frac{a}{\sin 35^\circ} = \frac{12}{\sin 90^\circ} = \frac{12}{1} = 12\)
4. \(a = 12 \times \sin 35^\circ \approx 12 \times 0.5736 = 6.88\) cm
5. 求边 \(b\):\(\frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C}\)
6. \(b = 12 \times \sin 55^\circ \approx 12 \times 0.8192 = 9.83\) cm

练习2:已知两边及一角,求另一角

题目:在 \(\triangle DEF\) 中,边 \(d = 8\) cm,边 \(e = 10\) cm,\(\angle D = 42^\circ\),求 \(\angle E\) 和 \(\angle F\)。

解题步骤:
1. 使用正弦定理求 \(\angle E\):\(\frac{\sin E}{e} = \frac{\sin D}{d}\)
2. \(\frac{\sin E}{10} = \frac{\sin 42^\circ}{8}\)
3. \(\sin E = 10 \times \frac{\sin 42^\circ}{8} \approx 10 \times \frac{0.6694}{8} \approx 10 \times 0.0837 = 0.837\)
4. \(\angle E = \arcsin 0.837 \approx 57^\circ\)(锐角解)
5. 验证钝角解:\(180^\circ - 57^\circ = 123^\circ\)
6. 检查是否满足三角形结构:\(123^\circ + 42^\circ = 165^\circ < 180^\circ\),两解均可
7. \(\angle F = 180^\circ - 42^\circ - 57^\circ = 81^\circ\)(锐角情况)或 \(180^\circ - 42^\circ - 123^\circ = 15^\circ\)(钝角情况)

练习3:实际应用题

题目:从A点看B点和C点,B点在东北方向距离5km,C点在东南方向距离7km。问从B点看C点的方向和距离。

解题步骤:
1. 东北方向为45°,东南方向为135°,因此 \(\angle BAC = 135^\circ - 45^\circ = 90^\circ\)
2. \(\triangle ABC\) 中已知AB = 5km,AC = 7km,\(\angle A = 90^\circ\)
3. 求BC:\(\frac{BC}{\sin 90^\circ} = \frac{7}{\sin 42^\circ}\)(需计算其他角)
4. 先求其他角:\(\tan B = \frac{7}{5}\),\(\angle B = \arctan 1.4 \approx 54.5^\circ\)
5. \(\angle C = 180^\circ - 90^\circ - 54.5^\circ = 35.5^\circ\)
6. \(BC = \frac{5 \times \sin 35.5^\circ}{\sin 54.5^\circ} \approx 3.8\) km

二、综合练习题(正弦定理综合应用)

练习4:多边形中的三角形

题目:四边形ABCD中,对角线AC将它分成两个三角形。在\(\triangle ABC\)中,已知AB = 6,BC = 8,\(\angle ABC = 110^\circ\)。在\(\triangle ADC\)中,已知AD = 7,DC = 9,求\(\angle ADC\)。

解题步骤:
1. 在\(\triangle ABC\)中求AC:\(\angle B = 110^\circ\),AB = c = 6,BC = a = 8
2. 求\(\angle A\)和\(\angle C\):\(\frac{\sin A}{6} = \frac{\sin C}{8} = \frac{\sin 110^\circ}{a}\)
3. 先求边a(BC对\(\angle A\)):a = BC = 8
4. \(\frac{\sin A}{6} = \frac{\sin 110^\circ}{8}\)
5. \(\sin A = 6 \times \frac{\sin 110^\circ}{8} \approx 6 \times \frac{0.9397}{8} \approx 0.7048\)
6. \(\angle A = \arcsin 0.7048 \approx 45^\circ\)
7. \(\angle C = 180^\circ - 110^\circ - 45^\circ = 25^\circ\)
8. 在\(\triangle ADC\)中,已知AD = 7,DC = 9,AC为已求出
9. 求\(\angle ADC\):使用正弦定理,\(\frac{\sin (\angle ADC)}{AC} = \frac{\sin (\angle DAC)}{9}\)或类似比例

练习5:两解问题

题目:在\(\triangle XYZ\)中,已知边XY = 15,边XZ = 18,\(\angle X = 25^\circ\)。求\(\angle Y\)和\(\angle Z\)。

解题步骤:
1. 使用正弦定理:\(\frac{\sin Y}{18} = \frac{\sin 25^\circ}{15}\)
2. \(\sin Y = 18 \times \frac{\sin 25^\circ}{15} \approx 18 \times \frac{0.4226}{15} \approx 0.5071\)
3. \(\angle Y = \arcsin 0.5071 \approx 30.5^\circ\)(锐角解)
4. 钝角解:\(180^\circ - 30.5^\circ = 149.5^\circ\)
5. 检查三角形结构:
    锐角情况:\(\angle Z = 180^\circ - 25^\circ - 30.5^\circ = 124.5^\circ\)
    钝角情况:\(\angle Z = 180^\circ - 25^\circ - 149.5^\circ = 5.5^\circ\)
6. 两解均可能,需结合实际图形判断

练习6:两解情况的具体应用

题目:已知\(AB = 4\ \text{cm}\),\(BC = 6\ \text{cm}\),\(\angle ACB = 36^\circ\),求\(\angle ABC\)的两个可能值。

解题步骤:
1. 标注:AB = c = 4,BC = a = 6,\(\angle C = 36^\circ\),求\(\angle B\)
2. 正弦定理:\(\frac{\sin B}{a} = \frac{\sin C}{c}\),即\(\frac{\sin B}{6} = \frac{\sin 36^\circ}{4}\)
3. \(\sin B = 6 \times \frac{\sin 36^\circ}{4} \approx 6 \times \frac{0.5878}{4} \approx 0.8817\)
4. 锐角解:\(B_1 = \arcsin 0.8817 \approx 61.9^\circ\)
5. 钝角解:\(B_2 = 180^\circ - 61.9^\circ = 118.1^\circ\)
6. 验证:两个角与36°的和均小于180°,均合理

练习7:导航定位问题

题目:船在海上航行,已知灯塔A和B相距12km。从船上看A在北偏东30°方向,距离8km;B在北偏西45°方向,距离10km。求船的位置(距离A和B的距离)。

解题步骤:
1. 画出三角形AB船,A到船距离8km,B到船距离10km,AB=12km
2. 船的位置是第三个顶点C
3. 使用余弦定理或正弦定理求解
4. 先用余弦定理求角度,再用正弦定理求边长

三、挑战练习题(正弦定理高级应用)

练习8:多三角形组合

题目:如图所示,有两个相邻的三角形ABC和BCD,AB = 5,BC = 7,CD = 6,DA = 8,求\(\angle ABC\)和\(\angle BCD\)。

练习9:圆周与三角形

题目:圆内接三角形ABC,已知弦AB = 10,BC = 12,CA = 8,求\(\angle BAC\)。

练习10:三维空间投影

题目:在三维坐标系中,三点A(0,0,0),B(5,0,0),C(0,6,0),求在xy平面上投影的三角形面积。

练习11:不规则四边形

题目:不规则四边形ABCD,已知对角线AC = 15,BD = 18,相交于O,且AO = 6,BO = 7,CO = 9,DO = 11,求四边形面积。

练习12:实际工程中的两解问题

题目:起重机臂AB = 80 m(与水平成40°),钢缆AC = 60 m,求wrecking ball经过水平点时的旋转角x。

解题思路:
1. 将实际问题抽象为SSA三角形
2. 使用正弦定理求角的两个可能值
3. 计算旋转角(两个角的差值)
4. 结合物理实际选择合理解