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正余弦定理若干推论的探索与应用

(一)调查的目的

正弦定理和余弦定理是高中数学中重要的三角公式,应用非常广泛。然而,教科书中对它们的研究相对简单。在学习中,为了开阔我们的视野,了解数学灵活性的奥秘,我们有必要用三角变换的知识对其进行总结、探索和拓展。因此,我们探索了它的一些变种和应用。

(2)询问过程、申请和结论

(1)正弦和余弦定理

1,正弦定理:a/sinA = b a/sinA = b/sinB = c/sinC = 2R。

2.余弦定理:a2 = B2+C2-2 bccosacosa =(C2+B2-a2)/2bc。

b^2=a^2+c^2-2accosb cosb=(a^2+c^2-b^2)/2ac

c^2=a^2+b^2-2abcosc cosc=(a^2+b^2-c^2)/2ab

(2)正余弦定理的推论

设三角形ABC的三个内角A、B、C的边分别为A、B、C,则

推论1,acosa+bcosb = CCOs (a-b) ≤ c...

bcosB+ccosC = acos(B-C) ≤ a......②

acosA+ccosC = bcos(A-C) ≤b......③

证明:从正弦定理,

acosA+bcosB

=2RsinAcosA+2RsinBcosB

=R(2sinAcosA+2sinBcosB)

=R(sin2A+sin2B)

= R { sin[(A+B)+(A-B)]+sin[(A+B)-(A-B)]}

= R[sin(A+B)cos(A-B)+cos(A+B)sin(A-B)+sin(A+B)cos(A-B)-cos

(A+B)罪(A-B)]

=2Rsin(A+B) cos(A-B)

=2Rsin(?-C)A-B

=2RsinC cos(A-B)

=Ccos(A-B)

a,B∈(0,?),-1≤cos(A-B) ≤1

∴ccos(A-B)≤C,取等号当且仅当A = B .

同样,公式② ③可以用三角形的三条边和三个角的对称性来证明。

应用:在⊿ABC,验证:COSAcoSBOSC ≤ 1/8。

证明:①⊿abc为钝角三角形或直角三角形时,cosA、cosB、cosC中必有一个小于等于0,故结论成立。

②如果⊿ABC是锐角三角形,则通过推论(1)和均值不等式得到。

A≥bcosB+ccosC≥2乘以根BCOSBCOSC > 0...

B≥acosA+ccosC≥2倍根号Acosaccosc > 0...②

C≥acosA+bcosB≥2倍根数acosabcosb > 0...③

①×× ②× ③ abC≥8abCcosAcosBcosC

∴cosAcosBcosC≤1/8

结论:①在三角形中,任意两条边及其对角线的余弦值之和等于第三条边和两条。

一条边的对角线差的余弦的乘积小于或等于第三条边。

②三角形三个角的余弦值的乘积小于等于1/8。

(3)观察公式,我们可以得出

a、如果已知三角形中的两个角和对应的两条边,就可以知道第三条边的取值范围或最小值。

b、如果知道三角形中的两个角,就可以知道三条边之间的数量关系。

推论2,c/(a+b)= sin(c/2)/cos[(a-b)/2]≥sin(c/2)...

B/(A+C)= sin(B/2)/cos[(A-C)/2]≥sin(B/2)......②

A/(B+C)= sin(A/2)/cos[(B-C)/2]≥sin(A/2)......③

证明:从正弦定理出发,

c/(a+b)=(2R sinc)/[2R(sinA+sinB)]

=sin(?-c)/(sinA+sinB)

=sin(A+B)/ (sinA+sinB)

= sin[(A+B)/2+(A+B)/2]/{ sin[(A+B)/2+(A-B)/2]+

sin[(A+B)/2-(A-B)/2]}

= { 2 sin[(A+B)/2]cos[(A+B)/2]}/{ sin[(A+B)/2]cos[(A-B)/2]+sin[(A-B)/2]cos[(A+B)/2]+sin[(A+B)/2]cos

[(A-B)/2]—sin[(A-B)/2]cos[(A+B)/2]}

= { 2 sin[(A+B)/2]cos[(A+B)/2]}/{ 2 sin[(A+B)/2]cos[(A-B)/2]}

=cos[(A+B)/2]/ cos[(A-B)/2]

=sin[?/2—(A+B)/2]/ cos[(A-B)/2]

=sin(C/2)/cos[(A-B)/2]

a,B∈(0,?)∴ 0

∴sin(C/2)/ cos[(A-B)/2]≥sin(C/2),当且仅当A=B,取等号。

同理,② ③型也可以证明。

应用:已知在⊿ABC,设a+c=2b,A-C=60度,求sinB。

解法:根据题目和推论2,

B/(A+C)= B/2b = 1/2 = sin(B/2)/[cos(A-C)/2]= sin(B/2)/cos(?/6)

∴sin(B/2)=(根号3)/4

∴cos(B/2)=根号(1-sin (b/2) 2) =(根号13)/4。

∴sinB=2 sin(B/2) cos(B/2)=(根号39)/2。

结论:①在三角形中,任意一条边与其他两条边之和的比值等于该边的比值。

半对角线的正弦不同于另两边对角线的余弦,是模外的公分母。

公式组之一。

②应用:

a、求解斜三角形的未知元素后,可用于验算。

b、如果三边能找到最大角度。

推论3。a≥2(根BC) SIN (a/2).......

B≥2(根号AC) sin (b/2)...②

C≥2(自由基ab) sin (c/2)...③

证明:∫(b-c)2≥0∴B2+C2≥2bc。

根据余弦定理,a 2 = b 2+c 2-2bccosa ≥ 2bc-2bccosa。

=2bc(1-cosa)=4bcsin(a/2)^2

∴a≥2(根号bC)sin(A/2),公式② ③同样可以证明。

应用:在⊿ABC,已知A=?/3,a=10,求bC的最大值。

解:根据假设和推论3,10≥2(根bC)sin(60度/2)。

∴(公元前根号)≤10 ∴bC≤100

因此,bC的最大值为100。

结论:①三角形中,任一边大于或等于另两边平方根之和的两倍。

这条边的半对角线正弦的乘积。

②应用:

a、已知两条边和一个角,求角的对边的值域或最小值。

b,知道一边和它的对角线,就可以求出另外两边的最大乘积。

c、求已知三边的最大值。

推论4,(A 2-B 2)/C 2 = (Sina 2-Sinb 2)/Sinc 2...

(b^2- c^2)/ a^2=(sinb^2-sinc^2)/sina^2……②

(a^2- c^2)/ b^2=(sina^2-sinc^2)/sinb^2……③

证明:从正弦定理,

(a^2- b^2)/ c^2=[4r^2(sina^2-sinb^2)]/( 4r^2*sinc^2)

=(sinA^2- sinB^2)/ sinC^2

同理,② ③型也可以证明。

应用:在⊿ABC,a、b、c的对边分别是a、b、c,证明:

(a^2- b^2)/ c^2=sin(A-B)/sinC

证明:根据题目和推论4,

(a^2- b^2)/ c^2

=(sinA^2- sinB^2)/ sinC^2

=(sinA+sinB)(sinA-sinB)/sinC^2

= { sin[(A+B)/2+(A-B)/2]+sin[(A+B)/2-(A-B)/2]} { sin[(A+B)/2+

(A-B)/2]—sin[(A+B)/2-(A-B)/2]}/{ sinCsin[?—(A+B)]}

= { 2 sin[(A+B)/2]cos[(A-B)/2]} { 2 cos[(A+B)/2]sin[(A-

B)/2]}/[辛辛辛(A+B)]

= { 2 sin[(A+B)/2]cos[(A+B)/2]} { 2 sin[(A-B)/2]cos[(A-

B)/2]}/[辛辛辛(A+B)]

=[sin(A+B)sin(A—B)]/[sin(A+B)sinC]

=sin(A—B)/ sinC

结论:①在三角形中,任意两条边的平方差与第三条边的平方之比等于

两个对角线边的正弦平方差与第三个对角线边的正弦平方差之比。

推论5,sina 2 = sinb 2+sinc 2-2 sinbsincosa...①

sinb^2=sina^2+sinc^2-2sinasinccosb……②

sinc^2=sinb^2+sina^2-2sinbsinacosc……③

证明:由正弦定理和余弦定理得出,

(2rsina)^2=(2rsinb)^2+(2rsinc)^2-2(2rsina

(2RsinB)cosA

简化Sina 2 = sinb 2+sinc 2-2 sinbsincosa

同理,② ③型也可以证明。

应用:求(sin10度)2+(sin50度)2+SIN 10度sin50度的值。

解法:构造⊿ABC使得A=10度,B=50度,C=120度,应用推论5。

原公式=(sin10度)2+(sin50度)2-(-1/2) × 2sin10度sin50。

程度

=(sin10度)2+(sin50度)2-2 SIN 10度sin50度cos120度

=(sin120度)2

=3/4

结论:①在三角形中,任意一个角的正弦平方等于另外两个角的正弦平方。

减去两个角的正弦和那个角的余弦的乘积的2倍。

②应用:

a、已知任意一个角或两个角的正弦,就可以求出另一个角的余弦和角。

B、如果公式(sina) 2+(sinb) 2+sinasinb满足A+B=?那么/3

它的值总是3/4。

c,如果有一个公式的形式为sinb 2+sinc 2-2 sinbsincosa,其值为

sinA^2.

推论6。A = BCOSC+CCCOSB...① B = ACOSC+CCCOSA...②

c=acosB+bcosA……③

证明:由余弦定理得出,

b^2+c^2=(c^2+a^2-2accosb)+(a^2+b^2-2abcosc)

简化a=bcosC+ccosB

同理,方程② ③可以证明为真。

应用:已知?、?∈(0,?/2)和3(罪?)^2+2(sin?)^2=1,

3sin2?-2Sin2?=0,验证:?+2?=90度。

证明:3(罪?)^2+2(sin?)^2=1

∴3(1-cos2?)/2+2(1- cos2?)/2=1

∴3cos2?+2 cos2?=3

∴2cos2?=3(1- cos2?)>0

∴3 cos2?=3-2 cos2?>0 ∴2?、2?∈(0,?/2)

又是3sin2?-2Sin2?=0 ∴3/Sin2?=2/sin2?

构造⊿ABC使得A=2?,B=2?,BC=2,AC=3。

根据推论6,AB=ACcos2?+BCcos2?

= 3cos2?+2cos2?=3

∴AB=AC ∴⊿ABC是一个等腰三角形。

∴C=B=2?

在⊿ABC,A+B+C=2?+2?+2?=180度

∴?+2?=90度

结论:①推论6是著名的射影定理。

②应用:可以处理棱、角、弦的变换。