判断三角形形状

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了判断三角形形状相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

前言

判断依据

主要是正、余弦定理的角的形式或者边的形式,其次还可能用到诱导公式,两角和与差的公式和二倍角公式等,

变形思路

①角化边,利用\\(sinA=\\cfrac{a}{2R}\\)等,转化为只有边的形式,然后通过因式分解、配方、提取公因式等,解代数方程得到边的相应关系,从而判断形状;

②边化角,利用\\(a=2RsinA\\)等,转化为只有角的形式,然后通过三角恒等变换,解三角方程得到,得到内角的关系,从而判断形状;此时要注意由于\\(sinA>0\\)恒成立,故方程两端出现\\(\\sin A\\)可以放心约掉;但若出现\\(cosA\\)时不能约分,需要移项提取公因式。

注意:由\\(sinAcosB=sinA\\),只能得到\\(cosB=1\\),从而得到\\(B=\\cfrac{\\pi}{2}\\),即直角三角形;

\\(cosAsinB=cosAsinC\\),应该得到\\(cosA=0\\)\\(sinB=sinC\\),从而得到\\(A=\\cfrac{\\pi}{2}\\)\\(B=C\\),即直角三角形或等腰三角形;

重要结论

\\(sinA=sinB\\Rightarrow A=B\\),等腰三角形;\\(sin2A=sin2B\\Rightarrow A=B\\)\\(A+B=\\cfrac{\\pi}{2}\\),等腰或直角三角形;

\\(cosA=cosB\\Rightarrow A=B\\),等腰三角形;\\(cos2A=cos2B\\Rightarrow A=B\\),等腰三角形

\\(sin(A-B)=0\\Rightarrow A=B\\),等腰三角形;\\(cos(A-B)=1\\Rightarrow A=B\\),等腰三角形

相关拓展

  • 三角形内角和定理

\\(A+B+C=\\pi\\)\\(\\cfrac{A+B}{2}=\\cfrac{\\pi}{2}-\\cfrac{C}{2}\\)

  • 三角形中的三角函数关系

\\(sin(A+B)=sinC\\)\\(cos(A+B)=-cosC\\)\\(sin\\cfrac{A+B}{2}=cos\\cfrac{C}{2}\\)\\(cos\\cfrac{A+B}{2}=sin\\cfrac{C}{2}\\)

  • 三角形中的射影定理

\\(a=b\\cdot cosC+c\\cdot cosB\\)\\(b=a\\cdot cosC+c\\cdot cosA\\)\\(c=b\\cdot cosA+a\\cdot cosB\\)

典例剖析

\\(\\Delta ABC\\)的内角\\(A,B,C\\)所对的边分别为\\(a,b,c\\),若\\(bcosC+ccosB=asinA\\),则\\(\\Delta ABC\\)的形状为【】

$A.锐角三角形$ $B.直角三角形$ $C.钝角三角形$ $D.不确定$

分析:用正弦定理的边的形式,边化角,

得到\\(sinBcosC+sinCcosB=sinAsinA\\),即\\(sin(B+C)=sinA=sinAsinA\\)

由于\\(sinA\\neq 0\\),故\\(sinA=1\\),故\\(A=\\cfrac{\\pi}{2}\\),故为直角三角形。

反思总结:1、不是所有的题目都即可以角化边,也可以边化角。比如本题目如果角化边,得到\\(b\\cdot \\cfrac{a^2+b^2-c^2}{2ab}+c\\cdot \\cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}=a\\cdot \\cfrac{a}{2R}\\),接下来\\(R\\)没办法处理,思路陷入僵局。

2、角化边是应该是\\(sinA=\\cfrac{a}{2R}\\),而不是\\(sinA=a\\),我们碰到的题目大多能左右约掉\\(2R\\),但不是所有都可以约掉。

上例中的条件变为:若\\(2sinAcosB=sinC\\),则\\(\\Delta ABC\\)的形状为【】

$A.直角三角形$ $B.等腰三角形$ $C.等腰直角三角形$ $D.等边三角形$

分析:由条件\\(2sinAcosB=sinC\\)得到,\\(2sinAcosB=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB\\)

整理得到\\(sinAcosB-cosAsinB=0\\),即\\(sin(A-B)=0\\)

\\(A=B\\),即为等腰三角形。

法2:角化边,\\(2\\cfrac{a}{2R}\\cdot \\cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}=\\cfrac{c}{2R}\\),变形整理得到,

\\(a^2+c^2-b^2=c^2\\),即\\(a^2=b^2\\),则\\(a=b\\),故为等腰三角形。

上例中的条件变为:若\\(acosA=bcosB\\),则\\(\\Delta ABC\\)的形状为【】

$A.直角三角形$ $B.等腰三角形$ $C.等腰直角三角形$ $D.等腰或直角三角形$

法1:边化角,得到\\(sinAcosA=sinBcosB\\),即\\(sin2A=sin2B\\)

\\(2A=2B\\)\\(2A+2B=\\pi\\)

\\(A=B\\)\\(A+B=\\cfrac{\\pi}{2}\\),则为等腰或直角三角形。

法2:角化边,\\(a\\cdot \\cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}=b\\cdot \\cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}\\)

两边同乘以\\(ab\\),得到\\(a^2(b^2+c^2-a^2)=b^2(a^2+c^2-b^2)\\)

变形整理得到\\((a^2-b^2)(a^2+b^2-c^2)=0\\)

\\(a^2=b^2\\)\\(a^2+b^2=c^2\\)

即所求三角形为等腰或直角三角形。

上例中的条件变为:若\\(2asinA=(2b+c)sinB+(2c+b)sinC\\),且\\(sinB+sinC=1\\),试判断\\(\\Delta ABC\\)的形状。

分析:角化边,得到\\(2a^2=(2b+c)b+(2c+b)c\\)

\\(a^2=b^2+c^2+bc\\),即\\(b^2+c^2-a^2=-bc\\)

\\(cosA=\\cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}=-\\cfrac{1}{2}\\),则\\(A=\\cfrac{2\\pi}{3}\\),且有\\(sinA=\\cfrac{\\sqrt{3}}{2}\\)

再将\\(a^2=b^2+c^2+bc\\)边化角,得到\\(sin^2A=sin^2B+sin^2C+sinBsinC\\)

\\(sinA=\\cfrac{\\sqrt{3}}{2}\\)代入上式得到\\(\\cfrac{3}{4}=(sinB+sinC)^2-sinBsinC\\)

得到\\(sinBsinC=\\cfrac{1}{4}\\),又由\\(sinB+sinC=1\\)
解得\\(sinB=sinC=\\cfrac{1}{2}\\),由\\(B、C\\in (0,\\cfrac{\\pi}{3})\\)

故可得\\(B=C=\\cfrac{\\pi}{6}\\),综上可得\\(\\Delta ABC\\)的形状为等腰钝角三角形。

反思总结:本题目若从边化角入手,会变得比较复杂。

\\(\\Delta ABC\\)中,若\\(sin^2A+sin^2B < sin^2C\\),则\\(\\Delta ABC\\)的形状为【】

$A.锐角三角形$ $B.直角三角形$ $C.钝角三角形$ $D.不确定$

分析:角化边,得到\\(a^2+b^2<c^2\\),故选C。

\\(a,b,c\\) 为三角形$ ABC$ 的三边,\\(a≠1\\)\\(b<c\\),若 \\(log_{c+b}a+log_{c-b}a=2log_{c+b}a\\cdot log_{c-b}a\\),则三角形\\(ABC\\) 的形状为______三角形。

分析:本题目主要考查对数的变形, 由\\(log_{c+b}a+log_{c-b}a=2log_{c+b}a\\cdot log_{c-b}a\\)

得到\\(\\cfrac{1}{log_a(c+b)}+\\cfrac{1}{log_a(c-b)}=2\\cfrac{1}{log_a(c+b)}\\times\\cfrac{1}{log_a(c-b)}\\)

两边同乘以\\(log_a(c+b)\\cdot log_a(c-b)\\)

去分母得到\\(log_a(c+b)+log_a(c-b)=2\\),即\\(log_a(c^2-b^2)=2\\)

则有\\(a^2=c^2-b^2\\),即\\(a^2+b^2=c^2\\)

三角形\\(ABC\\) 的形状为\\(\\underline{直角}\\)三角形。

【2017•潍坊模拟】在\\(\\Delta ABC\\)中,\\(cos^2\\cfrac{B}{2}=\\cfrac{a+c}{2c}\\)\\(a,b,c\\)分别为角\\(A,B,C\\)的对边,则\\(\\Delta ABC\\)的形状为【】

$A.等边三角形$ $B.直角三角形$ $C.等腰或直角三角形$ $D.等腰直角三角形$

分析:\\(cos^2\\cfrac{B}{2}=\\cfrac{1+cosB}{2}\\),又已知\\(cos^2\\cfrac{B}{2}=\\cfrac{a+c}{2c}\\)

\\(\\cfrac{1+cosB}{2}=\\cfrac{a+c}{2c}\\),化简得到\\(c(1+cosB)=a+c\\)

变形得到\\(cosB=\\cfrac{a}{c}\\),即\\(\\cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}=\\cfrac{a}{c}\\),即\\(a^2+c^2-b^2=2a^2\\)

\\(a^2+b^2=c^2\\),故三角形\\(ABC\\) 的形状为\\(\\underline{直角}\\)三角形。选B。

【2019届高三理科数学资料用题】在\\(\\Delta ABC\\)中,其内角\\(A,B,C\\)所对的边分别为\\(a,b,c\\),若\\(\\cfrac{c}{b}<cosA\\),则\\(\\Delta ABC\\)的形状为【】

$A.钝角三角形$ $B.直角三角形$ $C.锐角三角形$ $D.等边三角形$

法1:角化边,\\(\\cfrac{c}{b}<\\cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}\\)

\\(b^2+c^2-a^2<2c^2\\),即\\(a^2+c^2-b^2<0\\)

\\(cosB=\\cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}<0\\),故故是钝角三角形,选\\(A\\)

法2:边化角,由\\(\\cfrac{c}{b}<cosA\\),得到\\(\\cfrac{sinC}{sinB}<cosA\\)

\\(sinC<cosAsinB\\),即\\(sin(A+B)<cosAsinB\\),打开整理为

\\(sinAcosB<0\\),由于\\(sinA>0\\),则\\(cosB<0\\),故是钝角三角形,选\\(A\\)

【2019届高三理科数学资料用题】在\\(\\Delta ABC\\)中,角\\(A、B、C\\)的对边分别为\\(a、b、c\\),且\\(2a\\cdot sinA=(2b-c)sinB+(2C-B)sinC\\)

(1)求角\\(A\\)的大小;

分析:由于\\(2a\\cdot sinA=(2b-c)sinB+(2c-b)sinC\\),角化边得到,

\\(2a^2=(2b-c)b+(2c-b)c\\),整理即\\(bc=b^2+c^2-a^2\\)

\\(cosA=\\cfrac{1}{2}\\),又\\(A\\in (0,\\pi)\\),故\\(A=60^{\\circ}\\)

(2)若\\(sinB+sinC=\\sqrt{3}\\),试判断\\(\\Delta ABC\\)的形状。

分析:由于\\(A=60^{\\circ}\\),故\\(B+C=120^{\\circ}\\)

\\(sinB+sinC=\\sqrt{3}\\),即\\(sinB+sin(120^{\\circ}-B)=\\sqrt{3}\\)

打开整理得到,\\(sin(B+30^{\\circ})=1\\)

由于\\(B\\in (0^{\\circ},120^{\\circ})\\),则\\(B+30^{\\circ}\\in (30^{\\circ},150^{\\circ})\\)

\\(B+30^{\\circ}=90^{\\circ}\\),即\\(B=60^{\\circ}\\),所以三角形为正三角形。

【2019届高三理科数学资料用题】在\\(\\triangle ABC\\)中,\\(sin(A+B)sin(A-B)=sin^2C\\),则三角形的形状为【】

$A、等腰三角形$ $B、直角三角形$ $C、等边三角形$ $D、等腰直角三角形$

分析:由于\\(sin(A+B)=sinC\\),两边约分,得到\\(sin(A-B)=sinC=sin(A+B)\\)

打开整理得到,\\(2cosAsinB=0\\),由于\\(sinB\\neq 0\\)

\\(cosA=0\\),即\\(A=\\cfrac{\\pi}{2}\\),故为直角三角形,选\\(B\\)

【2019届高三理科数学资料用题】在\\(\\triangle ABC\\)中,\\(tanA+tanB+\\sqrt{3}=\\sqrt{3}tanA\\cdot tanB\\),且\\(sinA\\cdot cosA=\\cfrac{\\sqrt{3}}{4}\\),则此三角形为【】

$A、等腰三角形$ $B、直角三角形$ $C、等腰直角三角形$ $D、等边三角形$

分析:由\\(sinA\\cdot cosA=\\cfrac{\\sqrt{3}}{4}\\),可得到\\(sin2A=\\cfrac{\\sqrt{3}}{2}\\),则\\(A=\\cfrac{\\pi}{6}\\)\\(A=\\cfrac{\\pi}{3}\\)

又由题设\\(tanA+tanB+\\sqrt{3}=\\sqrt{3}tanA\\cdot tanB\\),得到\\(tanA+tanB=\\sqrt{3}tanA\\cdot tanB-\\sqrt{3}\\),代入

\\(tanC=-tan(A+B)=-\\cfrac{tanA+tanB}{1-tanA\\cdot tanB}=\\sqrt{3}\\),由\\(C\\in(0,\\pi)\\)得到\\(C=\\cfrac{\\pi}{3}\\)

故由此判断只能是\\(A=\\cfrac{\\pi}{3}\\),否则\\(B=\\cfrac{\\pi}{2}\\),使得\\(tanB\\)无意义;

则得到\\(B=\\cfrac{\\pi}{3}\\),故三角形为等边三角形,选\\(D\\).

【2020届高三理科数学资料用题】在\\(\\triangle ABC\\)中,若\\(\\cfrac{a}{cosA}=\\cfrac{a}{cosB}=\\cfrac{c}{cosC}\\),则此三角形为【】

$A、等腰三角形$ $B、直角三角形$ $C、等腰直角三角形$ $D、等边三角形$

分析:由\\(\\cfrac{a}{cosA}=\\cfrac{a}{cosB}\\),得到\\(cosA=cosB\\),由于\\(y=cosx\\)\\((0,\\pi)\\)上单递,故\\(A=B\\),即\\(a=b\\)

则原式可变形为\\(\\cfrac{a}{cosA}=\\cfrac{b}{cosB}=\\cfrac{c}{cosC}\\),令\\(\\cfrac{a}{cosA}=\\cfrac{b}{cosB}=\\cfrac{c}{cosC}=k\\)

\\(a=k\\cdot cosA\\)\\(b=k\\cdot cosB\\)\\(c=k\\cdot cosC\\),由正弦定理可得,

\\(a=k\\cdot cosA=2RsinA\\)\\(b=k\\cdot cosB=2RsinB\\)\\(c=k\\cdot cosC=2RsinC\\)

\\(tanA=\\cfrac{sinA}{cosA}=\\cfrac{k}{2R}\\)\\(tanB=\\cfrac{sinB}{cosB}=\\cfrac{k}{2R}\\)\\(tanC=\\cfrac{sinC}{cosC}=\\cfrac{k}{2R}\\)

\\(tanA=tanB=tanC\\),又由于函数\\(y=tanx\\)在区间\\((0,\\cfrac{\\pi}{2})\\)上单调递增,

\\(A=B=C\\),则选\\(D\\)

【2019吕梁检测】在\\(\\triangle ABC\\)中,若\\(sinB\\cdot sinC=cos^2\\cfrac{A}{2}\\),且\\(sin^2B+sin^2C=sin^2A\\),则\\(\\triangle ABC\\)的形状为【\\(\\quad\\)

$A、等边三角形$ $B、直角三角形$ $C、等腰三角形$ $D、等腰直角三角形$

分析:\\(sinB\\cdot sinC=cos^2\\cfrac{A}{2}=\\cfrac{1+cosA}{2}\\)

\\(2sinB\\cdot sinC=1+cosA=1-cos(B+C)\\)

\\(cos(B+C)-2sinB\\cdot sinC=1\\),整理得到\\(cos(B-C)=1\\)

由于\\(B,C\\)为三角形的内角,故\\(B=C\\)

又由于\\(sin^2B+sin^2C=sin^2A\\),则\\(b^2+c^2=a^2\\)

\\(\\triangle ABC\\)的形状为等腰直角三角形,故选\\(D\\)

【2020 \\(\\cdot\\) 豫北名校模拟】在 \\(\\triangle ABC\\) 中, \\(a, b, c\\) 分别表示三个内角 \\(A, B, C\\) 的对边 , 如果 \\((a^{2}+b^{2})\\)\\(\\sin(A-B)\\)\\(=\\)\\((a^{2}-b^{2})\\)\\(\\sin(A+B)\\), 则 \\(\\triangle ABC\\) 的形状为【\\(\\quad\\)

$A.等腰三角形$ $B.直角三角形$ $C.等腰直角三角形$ $D.等腰三角形或直角三角形$

法一: 采用边化角的策略,求解三角方程得到,

已知等式可化为 \\(a^{2}[\\sin(A-B)-\\sin(A+B)]\\)\\(=b^{2}[-\\sin(A+B)-\\sin(A-B)]\\)

所以 \\(2a^{2}\\cos A\\sin B=2b^{2}\\cos B\\sin A\\)

由正弦定理,上式可转化为

\\(\\sin^{2}A\\cos A\\sin B=\\sin ^{2}B\\cos B\\sin A\\)

所以 \\(\\sin A\\sin B(\\sin A\\cos A-\\sin B\\cos B)=0\\)

因为 \\(A, B\\) 均为 \\(\\triangle A B C\\) 的内角,所以 \\(\\sin A \\neq 0, \\quad \\sin B \\neq 0\\),

所以 \\(\\sin A\\cos A-\\sin B\\cos B=0\\), 即 \\(\\sin 2A=\\sin 2B\\).

\\(A, B\\in(0, \\pi)\\) 得0 \\(<2A<2\\pi, \\quad 0<2 B<2 \\pi\\), 得 \\(2A=2B\\)\\(2A+2B=\\pi\\),

\\(A=B\\)\\(A+B=\\cfrac{\\pi}{2}\\).

所以 \\(\\triangle ABC\\) 为等腰三角形或直角三角形,故选 \\(D\\).

法二:采用角化边的策略,求解代数方程得到。

由法一, 可得 \\(2a^{2}\\cos A\\sin B=2b^{2}\\cos B\\sin A.\\)

由正弦、余弦定理,可得 \\(a^{2}\\times\\cfrac{b^{2}+c^{2}-a^{2}}{2bc}\\times b=b^{2}\\times\\cfrac{a^{2}+c^{2}-b^{2}}{2ac}\\times a.\\)

所以 \\(a^{2}(b^{2}+c^{2}-a^{2})=b^{2}(a^{2}+c^{2}-b^{2})\\)

\\((a^{2}-b^{2})(a^{2}+b^{2}-c^{2})=0.\\) 所以 \\(a=b\\)\\(a^{2}+b^{2}=c^{2}\\),

所以 \\(\\triangle ABC\\) 为等腰三角形或直角三角形,故选 \\(D\\).

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