(12分)在平面四边形ABCD中, A D C = 9 0…——2018 高考数学第 17 题答案解析

2018_新课标I Paper

2018 National Question 17 Free-response Differentiating
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17.(12分)在平面四边形ABCD中, $\angle A D C = 9 0 ^ { \circ }$ $\angle A = 4 5 ^ { \circ }$ ,AB=2, ${ \mathsf { B } } { \mathsf { D } } { = } { 5 }$

(1)求 $\cos \angle A D B$

(2)若 ${ \mathsf { D C } } { = } 2 { \sqrt { 2 } } ,$ ,求BC

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(1)在 $\triangle ABD$ 中,由正弦定理 $\frac{AB}{\sin \angle ADB} = \frac{BD}{\sin A}$,
代入已知数据 $AB=2, BD=5, A=45^{\circ}$,得:
$$ \frac{2}{\sin \angle ADB} = \frac{5}{\sin 45^{\circ}} $$
解得 $\sin \angle ADB = \frac{2 \times \frac{\sqrt{2}}{2}}{5} = \frac{\sqrt{2}}{5}$。

因为 $AB < BD$,所以 $\angle ADB < A = 45^{\circ}$,即 $\angle ADB$ 为锐角。
故 $\cos \angle ADB = \sqrt{1 - \sin^2 \angle ADB} = \sqrt{1 - \left(\frac{\sqrt{2}}{5}\right)^2} = \sqrt{1 - \frac{2}{25}} = \frac{\sqrt{23}}{5}$。

(2)因为 $\angle ADC = 90^{\circ}$,所以 $\angle BDC = 90^{\circ} - \angle ADB$。
从而 $\cos \angle BDC = \cos(90^{\circ} - \angle ADB) = \sin \angle ADB = \frac{\sqrt{2}}{5}$。

在 $\triangle BCD$ 中,由余弦定理得:
$$ BC^2 = BD^2 + DC^2 - 2 BD \cdot DC \cos \angle BDC $$
代入 $BD=5, DC=2\sqrt{2}, \cos \angle BDC = \frac{\sqrt{2}}{5}$,得:
$$ BC^2 = 5^2 + (2\sqrt{2})^2 - 2 \times 5 \times 2\sqrt{2} \times \frac{\sqrt{2}}{5} $$
$$ BC^2 = 25 + 8 - 4 \times 2 = 33 - 8 = 25 $$
所以 $BC = 5$。

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