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这道题是2023年高考数学全国卷第17题。已知在三角形ABC中,角A加角B等于3倍的角C,2倍的正弦A减C等于正弦B。第一问,求正弦A的值;第二问,设AB等于5,求AB边上的高。我们先来分析这个三角形的条件,理解题目要求。
首先,我们利用三角形内角和和已知条件求解角C的值。在三角形中,内角和等于180度,即A加B加C等于180度。根据已知条件,A加B等于3C。将这两个式子联立,得到3C加C等于180度,即4C等于180度。解得C等于45度。
接下来,我们求解正弦A的值。由于A加B等于3C,而C等于45度,所以A加B等于135度,即B等于135度减A。将C等于45度代入条件2倍的正弦A减C等于正弦B,得到2倍的正弦A减45度等于正弦135度减A。展开左边,2倍的正弦A减45度等于根号2乘以正弦A减余弦A。展开右边,正弦135度减A等于根号2除以2乘以余弦A加正弦A。整理得到,2乘以正弦A减2乘以余弦A等于余弦A加正弦A。进一步整理,得到正弦A等于3倍的余弦A。
现在我们来计算正弦A的具体值。已知正弦A等于3倍的余弦A,我们利用三角恒等式正弦平方A加余弦平方A等于1来求解。从正弦A等于3倍的余弦A,得到余弦A等于三分之一的正弦A。将这个关系代入三角恒等式,得到正弦平方A加九分之一的正弦平方A等于1。整理得到,九分之十的正弦平方A等于1,所以正弦平方A等于十分之九。因为A是三角形内角,所以正弦A大于0,因此正弦A等于十分之三根号十。
最后,我们来求解AB边上的高。设AB边上的高为h,则三角形的面积可以表示为二分之一乘以AB乘以h,即二分之五h。已知AB等于5,角C等于45度,正弦A等于十分之三根号十,余弦A等于十分之根号十。我们利用正弦定理求解AC的长度。正弦定理告诉我们,AC比正弦B等于AB比正弦C。计算得到正弦B等于五分之二根号五,正弦C等于二分之根号二。代入正弦定理,得到AC等于2根号10。AB边上的高h等于AC乘以正弦A,即2根号10乘以十分之三根号十,等于十分之六乘以10,即6。所以AB边上的高等于6。