16.在 $\triangle A B C$ 中,$A B=2, \angle B A C=60^{\circ}, B C=\sqrt{6}, D$ 为 $B C$ 上一点,$A D$ 为 $\angle B A C$ 的平分线,则
$A D=$ $\_\_\_\_$。
在 A B C 中, A B=2, B A C=60^ ,…——2023 高考数学第 16 题答案解析
2023_全国甲卷 (2023·理)
完整解析 · 逐步详解
【答案】 2
【解析】
**方法一**:利用余弦定理求出 $A C$ ,再根据等面积法求出 $A D$ ;
**方法二**:利用余弦定理求出 $A C$ ,再根据正弦定理求出 $B, C$ ,即可根据三角形的特征求出.
【详解】
如图所示:记 $A B=c, A C=b, B C=a$ ,
**方法一**:由余弦定理可得, $2^{2}+b^{2}-2 \times 2 \times b \times \cos 60^{\circ}=6$ ,
因为 $b>0$ ,解得:$b=1+\sqrt{3}$ ,
由 $S_{\triangle A B C}=S_{\triangle A B D}+S_{\triangle A C D}$ 可得,
$\frac{1}{2} \times 2 \times b \times \sin 60^{\circ}=\frac{1}{2} \times 2 \times A D \times \sin 30^{\circ}+\frac{1}{2} \times A D \times b \times \sin 30^{\circ}$ ,
解得:$A D=\frac{\sqrt{3} b}{1+\frac{b}{2}}=\frac{2 \sqrt{3}(1+\sqrt{3})}{3+\sqrt{3}}=2$ .
故答案为: 2 .
**方法二**:由余弦定理可得, $2^{2}+b^{2}-2 \times 2 \times b \times \cos 60^{\circ}=6$ ,因为 $b>0$ ,解得:$b=1+\sqrt{3}$ ,
由正弦定理可得,$\frac{\sqrt{6}}{\sin 60^{\circ}}=\frac{b}{\sin B}=\frac{2}{\sin C}$ ,解得: $\sin B=\frac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{4}, \sin C=\frac{\sqrt{2}}{2}$ ,
因为 $1+\sqrt{3}>\sqrt{6}>\sqrt{2}$ ,所以 $C=45^{\circ}, B=180^{\circ}-60^{\circ}-45^{\circ}=75^{\circ}$ ,
又 $\angle B A D=30^{\circ}$ ,所以 $\angle A D B=75^{\circ}$ ,即 $A D=A B=2$ .
故答案为: 2 .
【点睛】本题压轴相对比较简单,既可以利用三角形的面积公式解决角平分线问题,也可以用角平分定义结合正弦定理、余弦定理求解,知识技能考查常规。