在(1) a c= 3,② c sin A=3,③ c=…——2020 高考数学第 17 题答案解析

2020_新课标 II 卷 (2020)

2020 全国 第 17 题 解答题 区分题
2020_新课标 II 卷 (2020)

17.在(1)$a c=\sqrt{3}$ ,②$c \sin A=3$ ,③$c=\sqrt{3} b$ 这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,若问题中的三角形存在,求 $c$ 的值;若问题中的三角形不存在,说明理由.

问题:是否存在 $\triangle A B C$ ,它的内角 $A, B, C$ 的对边分别为 $a, b, c$ ,且 $\sin A=\sqrt{3} \sin B, C=\frac{\pi}{6}$ , _?

注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.

参考答案

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由正弦定理 $\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B}$ 及已知条件 $\sin A = \sqrt{3} \sin B$,可得边长关系 $a = \sqrt{3} b$。

在 $\triangle ABC$ 中,由余弦定理 $c^2 = a^2 + b^2 - 2ab \cos C$,将 $a = \sqrt{3} b$ 和 $C = \frac{\pi}{6}$ 代入:
$$ c^2 = (\sqrt{3}b)^2 + b^2 - 2(\sqrt{3}b)(b) \cos \frac{\pi}{6} $$
$$ c^2 = 3b^2 + b^2 - 2\sqrt{3}b^2 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} $$
$$ c^2 = 4b^2 - 3b^2 = b^2 $$
因为 $b > 0, c > 0$,所以 $c = b$。
此时三角形三边关系为 $a = \sqrt{3}b, b = b, c = b$,即 $a = \sqrt{3}c, b = c$。

下面分别讨论所选条件:

**若选择条件①:$ac = \sqrt{3}$**
将 $a = \sqrt{3}c$ 代入条件式:
$$ (\sqrt{3}c) \cdot c = \sqrt{3} $$
$$ \sqrt{3}c^2 = \sqrt{3} \implies c^2 = 1 $$
解得 $c = 1$。
此时 $a=\sqrt{3}, b=1, c=1$,满足三角形两边之和大于第三边($1+1>\sqrt{3}$),故三角形存在,且 $c=1$。

**若选择条件②:$c \sin A = 3$**
首先求 $\sin A$。由余弦定理求 $\cos A$:
$$ \cos A = \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc} = \frac{c^2 + c^2 - (\sqrt{3}c)^2}{2c \cdot c} = \frac{2c^2 - 3c^2}{2c^2} = -\frac{1}{2} $$
因为 $A \in (0, \pi)$,所以 $\sin A = \sqrt{1 - \cos^2 A} = \sqrt{1 - \left(-\frac{1}{2}\right)^2} = \frac{\sqrt{3}}{2}$。
(或者直接由 $a=\sqrt{3}b, b=c$ 知 $a:b:c = \sqrt{3}:1:1$,这是顶角为 $120^\circ$ 的等腰三角形,故 $A = \frac{2\pi}{3}$,$\sin A = \frac{\sqrt{3}}{2}$)。
代入条件式:
$$ c \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 3 $$
解得 $c = \frac{6}{\sqrt{3}} = 2\sqrt{3}$。
故三角形存在,且 $c = 2\sqrt{3}$。

**若选择条件③:$c = \sqrt{3} b$**
由前述推导已知,在满足题目基本条件下必然有 $c = b$。
若同时满足条件③ $c = \sqrt{3} b$,则需 $b = \sqrt{3} b$。
因为 $b > 0$,这导致 $1 = \sqrt{3}$,显然矛盾。
故满足该条件的三角形不存在。

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核心知识
余弦定理
核心考法
三角恒等变换正余弦定理函数与方程
关键能力
应用解答题
最容易错
分类不全漏解
难度
区分题
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