(10分) A B C 的内角A、B、C的对边分别为a、b…——2011 高考数学第 17 题答案解析

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2011 全国 第 17 题 解答题 区分题
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17.(10分) $\triangle A B C$ 的内角A、B、C的对边分别为a、b、c.已知 $\vert A - C = \frac { \pi } { 2 } , a + c$ $= \sqrt { 2 } \mathsf { b }$ ,求C

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由已知 $A - C = \frac{\pi}{2}$,可得 $A = C + \frac{\pi}{2}$。
因为 $A$ 为三角形内角,所以 $\sin A = \sin(C + \frac{\pi}{2}) = \cos C$。

根据正弦定理 $\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C}$,将已知条件 $a + c = \sqrt{2}b$ 转化为角的关系:
$$ \sin A + \sin C = \sqrt{2} \sin B $$

将 $\sin A = \cos C$ 代入上式:
$$ \cos C + \sin C = \sqrt{2} \sin B $$

利用辅助角公式化简左边:
$$ \sqrt{2} \left( \frac{\sqrt{2}}{2}\cos C + \frac{\sqrt{2}}{2}\sin C \right) = \sqrt{2} \sin\left(C + \frac{\pi}{4}\right) $$
因此有:
$$ \sqrt{2} \sin\left(C + \frac{\pi}{4}\right) = \sqrt{2} \sin B \implies \sin\left(C + \frac{\pi}{4}\right) = \sin B $$

在 $\triangle ABC$ 中,$B \in (0, \pi)$,且 $C \in (0, \frac{\pi}{2})$(因为 $A > \frac{\pi}{2}$),所以 $C + \frac{\pi}{4} \in (\frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4})$。
由 $\sin \alpha = \sin \beta$ 可知 $\alpha = \beta$ 或 $\alpha + \beta = \pi$。
即 $B = C + \frac{\pi}{4}$ 或 $B + C + \frac{\pi}{4} = \pi$。

若 $B + C + \frac{\pi}{4} = \pi$,则 $B + C = \frac{3\pi}{4}$。
此时 $A = \pi - (B+C) = \pi - \frac{3\pi}{4} = \frac{\pi}{4}$。
但这与 $A = C + \frac{\pi}{2} > \frac{\pi}{2}$ 矛盾,故舍去。

因此只能是 $B = C + \frac{\pi}{4}$。
结合三角形内角和定理 $A + B + C = \pi$,代入 $A$ 和 $B$ 的表达式:
$$ \left(C + \frac{\pi}{2}\right) + \left(C + \frac{\pi}{4}\right) + C = \pi $$
$$ 3C + \frac{3\pi}{4} = \pi $$
$$ 3C = \frac{\pi}{4} $$
$$ C = \frac{\pi}{12} $$

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