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三角函数应用题既能考查解三角形的知识与方法,又能考查运用三角公式进行恒等变形的技能,因而备受命题者的青睐,常常以解答题的形式出现,难度中等.
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解三角函数应用问题有下列几个基本步骤:第一步,阅读理解,审清题意;第二步,搜集、整理数据,通常是引入角作为参变量,建立数学模型;第三步,利用所学三角函数知识对得到的三角函数模型予以解答,求出结果;第四步,将所得结论转译成实际问题的答案.
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■ 如***1,某市拟在长为8千米的道路OP的一侧修建一条运动赛道,赛道的前一部分为曲线段O***,该曲线段为函数y=Asinωx(A>0,ω>0,x∈[0,4])的***象,且***象的最高点为S(3,2■);赛道的后一部分为折线段MNP,为保证参赛运动员的安全,限定∠MNP=120°.
(1)求A,ω的值和M,P两点间的距离;
(2)应如何设计,才能使折线段赛道MNP最长?
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***1
破解思路 (1)由***即可得到A及周期,利用三角函数的周期公式求出ω,将M的横坐标代入求出M的坐标,利用两点距离公式求出MP.(2)思路一:利用三角形的正弦定理求出NP, MN,求出折线段赛道MNP的长,化简三角函数,利用三角函数的有界性求出最大值;思路二:利用余弦定理求出MN,NP的数量关系式,然后运用基本不等式求出最大值.
经典答案 (1)依题意,有A=2■,■=3,又T=■,所以ω=■. 所以y=2■sin■x,当x=4时,y=2■sin■=3,所以M(4,3). 又因为P(8,0),所以MP=■=5.
(2)法1:由已知,在MNP中,∠MNP=120°,MP=5,设∠PMN=θ,则0°
法2:由已知,在MNP中,∠MNP=120°,MP=5,由余弦定理得MN2+NP2-2MN・NPcos∠MNP=MP2,即MN2+NP2+MN・NP=25,故(MN+NP)2-25=MN・NP≤■■,从而■(MN+NP)2≤25,即MN+NP≤■,当且仅当MN=NP时,折线段赛道MNP最长.
■ 某兴趣小组测量电视塔AE的高度H(单位:m),如示意***2所示,垂直放置的标杆BC的高度h=4 m,仰角∠ABE=α,∠ADE=β.
(1)该小组已经测得一组α,β的值,tanα=1.24,tanβ=1.20,请据此算出H的值;
(2)该小组分析若干测得的数据后,认为适当调整标杆到电视塔的距离d(单位:m),使α与β之差较大,可以提高测量精确度. 若电视塔的实际高度为125 m,试问d为多少时,α-β最大.
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***2
破解思路 解决本题的关键是寻找等量关系. 第(1)问是利用直角三角形的三角函数及线段关系AD-BD=AB,转化为已知角和h,H的等式,然后求解. 第(2)问关键是利用两角差的正切公式建立tan(α-β)关于d的函数模型,再利用平均值定理及正切函数的单调性求最值,最后得出d的值.
经典答案 (1)■=tanβ?圯AD=■,同理:AB=■,BD=■. 由AD-AB=DB得■-■=■,解得H=■=■=124. 因此,算出的电视塔的高度H是124 m.
(2)由题设可知d=AB,得tanα=■,tanβ=■=■=■,所以tan(α-β)=■=■=■=■. 又d+■≥2■(当且仅当d=■=■=55■时,取等号),故当d=55■时,tan(α-β)最大. 因为0
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如***3,开发商欲对边长为1 km的正方形ABCD地段进行市场开发,拟在该地段的一角建设一个景观,需要建一条道路EF(点E,F分别在BC,CD上),根据规划要求ECF的周长为2 km.
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***3
(1)设∠BAE=α,∠DAF=β,试求α+β的大小;
(2)欲使AEF的面积最小,试确定点E,F的位置.?摇