(10分)已知 A B C 的内角A,B及其对边a,b满足…——2010 高考数学第 17 题答案解析

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2010 National Question 17 Free-response Differentiating
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17.(10分)已知 $\triangle A B C$ 的内角A,B及其对边a,b满足a+b=acotA+bcotB,求内角C

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由正弦定理,将 $a, b$ 用角表示:$a = 2R\sin A$,$b = 2R\sin B$。

代入已知等式 $a + b = a\cot A + b\cot B$,两边约去 $2R$,得:
$$\sin A + \sin B = \sin A \cdot \frac{\cos A}{\sin A} + \sin B \cdot \frac{\cos B}{\sin B}$$

化简右边:
$$\sin A + \sin B = \cos A + \cos B$$

移项整理:
$$\sin A - \cos A = \cos B - \sin B$$

利用辅助角公式,左边化为 $\sqrt{2}\sin\left(A - \dfrac{\pi}{4}\right)$,右边化为 $\sqrt{2}\sin\left(\dfrac{\pi}{4} - B\right) = -\sqrt{2}\sin\left(B - \dfrac{\pi}{4}\right)$。

即:
$$\sin\left(A - \frac{\pi}{4}\right) = -\sin\left(B - \frac{\pi}{4}\right) = \sin\left(\frac{\pi}{4} - B\right)$$

由于 $A, B$ 为三角形内角,$0 < A < \pi$,$0 < B < \pi$,故:
$$-\frac{\pi}{4} < A - \frac{\pi}{4} < \frac{3\pi}{4}, \quad -\frac{3\pi}{4} < \frac{\pi}{4} - B < \frac{\pi}{4}$$

由 $\sin\left(A - \dfrac{\pi}{4}\right) = \sin\left(\dfrac{\pi}{4} - B\right)$,分两种情况讨论:

**情况一**:两角相等,即
$$A - \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{4} - B$$
解得 $A + B = \dfrac{\pi}{2}$。

**情况二**:两角互补,即
$$A - \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{4} - B = \pi$$
解得 $A - B = \pi$。但 $0 < A < \pi$,$0 < B < \pi$,故 $-\pi < A - B < \pi$,不可能等于 $\pi$,此情况舍去。

因此 $A + B = \dfrac{\pi}{2}$,从而:
$$C = \pi - (A + B) = \pi - \frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{2}$$

✅ 来源:2010年 · 全国 · 2010_quanguo_old_i · 第 17 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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