17.(10分)在 $\triangle A B C \sharp$ ,内角A、B、C的对边长分别为a、b、c,已知 $\mathsf { \Omega } \mathsf { I } \mathsf { a } ^ { 2 } \mathrm { ~ - ~ } \mathsf { c } ^ { 2 } \mathsf { = } 2$ b,且 $\sin A \cos C = 3 \cos A \sin C$ ,求b
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2009_quanguo_old_i
17.(10分)在 $\triangle A B C \sharp$ ,内角A、B、C的对边长分别为a、b、c,已知 $\mathsf { \Omega } \mathsf { I } \mathsf { a } ^ { 2 } \mathrm { ~ - ~ } \mathsf { c } ^ { 2 } \mathsf { = } 2$ b,且 $\sin A \cos C = 3 \cos A \sin C$ ,求b
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由已知条件 $\sin A \cos C = 3 \cos A \sin C$,利用正弦定理 $\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C}$ 和余弦定理 $\cos C = \frac{a^2+b^2-c^2}{2ab}$,$\cos A = \frac{b^2+c^2-a^2}{2bc}$ 进行边角互化。
将余弦定理表达式代入已知等式:
$$ \sin A \cdot \frac{a^2+b^2-c^2}{2ab} = 3 \cos A \sin C $$
两边同乘 $2b$,并注意到 $\frac{\sin A}{a} = \frac{\sin C}{c}$,即 $\sin A = \frac{a}{c}\sin C$,代入左边:
$$ \frac{a}{c}\sin C \cdot \frac{a^2+b^2-c^2}{2a} = 3 \cos A \sin C $$
消去非零因子 $\sin C$ 和 $a$(注意左边分母是 $2ab$,分子有 $\sin A$,这里直接代换更清晰):
原式等价于:
$$ a \cos C = 3 c \cos A $$
代入余弦定理公式:
$$ a \cdot \frac{a^2+b^2-c^2}{2ab} = 3 c \cdot \frac{b^2+c^2-a^2}{2bc} $$
化简得:
$$ \frac{a^2+b^2-c^2}{2b} = \frac{3(b^2+c^2-a^2)}{2b} $$
因为 $b \neq 0$,去分母得:
$$ a^2+b^2-c^2 = 3(b^2+c^2-a^2) $$
$$ a^2+b^2-c^2 = 3b^2 + 3c^2 - 3a^2 $$
移项整理:
$$ 4a^2 - 4c^2 = 2b^2 $$
$$ 2(a^2 - c^2) = b^2 $$
又已知 $a^2 - c^2 = 2b$,将其代入上式:
$$ 2(2b) = b^2 $$
$$ 4b = b^2 $$
解得 $b=4$ 或 $b=0$。
因为 $b$ 为三角形边长,故 $b>0$,舍去 $b=0$。
所以 $b=4$。
只讲你不懂的那一步,不用把整道题重讲一遍。答案和完整解析就在上面,不用聊天也能看。
可以再试一道相同方法、不同题面的题,确认是否真正掌握。
用 3 道相关题确认基础和中等变式会到哪一步。