一道三角形面积最值真题引发的探究.docx

一道三角形面积最值真题引发的探究.docx

  1. 1、本文档共9页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多

?

?

一道三角形面积最值真题引发的探究

?

?

魏东升

摘要:本文通过对2019年高考北京卷文科第8题及其变式进行探究,试图呈现解决一类解三角形面积最值问题的常用思想方法.

关键词:高考;解三角形;最值;方法

:G632??:A??:1008-0333(2022)04-0069-03

解三角形和三角函数、三角恒等变形等知识一样,是高中数学中的一块非常重要的内容,在历年的高考中一直是考查的热点之一.笔者在一节“正余弦函数的综合应用”习题课中给出了一道2019年高考北京卷文科的真题,同学们出色的表现让笔者感慨!为方便讨论,笔者把探究过程整理如下.

1试题再现

题目如图1,A,B是半径为2的圆周上的定点,P为圓周上的动点,∠APB是锐角,大小为β,则图中阴影区域的面积的最大值为(?).

A.4β+4cosβ?B.4β+4sinβ

C.2β+2cosβD.2β+2sinβ

2试题解析

这是一道关于解三角形最值的问题,是选择题中的压轴题.主要考查了学生分析问题、解决问题的能力和数学的应用意识,是一道不可多得的好题.

分析如图2,设圆心为O,连接OA,OB,OP,AB,则∠AOB=2∠APB=2β.

所以S扇形OAB=12×2β×22=4β,

S△AOB=12×2×2sin2β=4sinβ·cosβ.

记S弓形=S扇形OAB-S△AOB=4β-4sinβ·cosβ,

所以S阴影=S弓形+S△ABP,其中S弓形为定值.

所以当S△ABP最大时,S阴影最大.

对于S△ABP最值的求法,由于题设直接给出了外接圆半径及相应的图象,因而运用数形结合思想计算S△ABP是最自然的选择,但如果不给图象,且把题目作如下改编:

△ABP中,AB=4sinβ,∠APB=β,则△ABP面积的最大值为.

又该如何作答呢?笔者班上的学生见此变式甚为兴奋,学生A快速地给出了如下作答:

解法1由图3可知,当AP=BP时,S阴影最大.

因为AB=4sinβ,此时

S△ABP=12×4sinβ(2+2cosβ)

=4sinβ(1+cosβ).

通过外接圆解题无疑是最佳途径.此法完全是“站”在刚才真题这个“巨人的肩膀”上作出的完美解答,但这在考场上并不容易想到,特别是在没有“巨人”的帮助下.

这时,学生B和学生C分别给出了以下两种思路:

解法2假设边PA,PB的长分别为b,a,在△ABP中,AB=4sinβ,由余弦定理,得

AB2=16sin2β

=16(1-cos2β)

=a2+b2-2abcosβ

≥2ab-2abcosβ

=2ab(1-cosβ).

即ab≤8(1+cosβ).

从而S△ABP=12absinβ≤4(1+cosβ)sinβ.

所以△ABP面积的最大值为4(1+cosβ)sinβ.

解法3假设边PA,PB的长分别为b,a,

结合正弦定理,知

S△ABP=12absinβ

=8sinA·sinB·sinβ

=8sinβ·sinA·sin(β+A)

=8sinβ·sinA(sinβ·cosA+cosβ·sinA)

=4sinβ·[sin2A·sinβ+cosβ·(1-cos2A)]

=4sinβ·[cosβ-cos(2A+β)]

≤4sinβ·(cosβ+1).

所以△ABP面积的最大值为4(1+cosβ)sinβ.

解法2是在解三角形的余弦定理中巧妙地引入了均值不等式,利用了不等式的有界性,这是求二元最值的一种常见手法;解法3是把所求问题中关于边的变量通过正弦定理转化为关于角的变量,进而利用三角函数的性质求解.

以上两种解法实际是我们处理解三角形最值问题的常见方法,说明这两位同学的基本功很扎实.就在我给学生B和学生C给予肯定话语时,学生D给我带来了惊喜:

解法4假设边PA,PB的长分别为b,a,记S△ABP为S,在△ABP中,由S=12absinβ和

AB2=16sin2β=a2+b2-2abcosβ,

消去b整理得到关于a2的二次方程

sin2β·a4-(16sin4β+4S·sinβ·cosβ)a2+4S2

=0.

要使该方程有意义,则判别式

△=(16sin4β+4S·sinβ·cosβ)2-16sin2β·S2

≥0,

从而得到S≤4(1+cosβ)sinβ.

所以△ABP面积的最大值为4(1+cosβ)sinβ.

解法4其实是把所求问题看作是方程的一个变量,利用二次方程有解,用判别式非负得到所求量的最值,体现了函数与方程思想.我情不自禁地给学生D投去了赞许的目光.

“老师,我还想到了一种方法”,数学课代表E站了起来:

解法5以圆心为原点建立如图4所示的直角坐标系,其中A,B两点关于y轴对称.

在△ABP中,AB=4sinβ,经计算可得

A(-2sinβ,-2cosβ),

B(2sinβ,-2cosβ).

您可能关注的文档

文档评论(0)

186****9898 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档