9年级上册泸科版数学 第23章小结与评价(第1课时) 逐字稿-6,817字

  师:各位同学,大家好,下面我们开始上课。在过去的一段时间里,我们共同学习了第23章解直角三角形。今天这节课,我们就来系统地复习全章知识。首先,什么是解直角三角形呢?我们一起来回忆一下,在直角三角形中,除直角外,由已知元素求出未知元素的过程,叫做解直角三角形。在解直角三角形时,我们常常会用到直角三角形中的哪些关系呢?我们结合图形来看,在Rt△ABC中,已知∠C = 90°。

  首先,由勾股定理可得三角形的三边关系,即两直角边的平方和等于斜边的平方,也就是(a2 + b2 = c2)。其次,根据三角形内角和定理的推论,直角三角形的两锐角互余,所以(∠A + ∠B = 90°)。除此之外,就是我们本章学习的最重要的边角关系,在直角三角形中:

  (sinA = \frac{a}{c})((a)为(∠A)的对边,(c)为斜边),(sinB = \frac{b}{c})((b)为(∠B)的对边,(c)为斜边);

  (cosA = \frac{b}{c})((b)为(∠A)的邻边,(c)为斜边),(cosB = \frac{a}{c})((a)为(∠B)的邻边,(c)为斜边);

  (tanA = \frac{a}{b})((a)为(∠A)的对边,(b)为(∠A)的邻边),(tanB = \frac{b}{a})((b)为(∠B)的对边,(a)为(∠B)的邻边)。

  这里一共有6个三角函数的概念。接下来,我们就要利用以上关系解直角三角形。请同学们看例题1,在直角三角形ABC中,(∠C = 90°),(AC = 12),(cosA = \frac{12}{13}),求(tanA)和(BC)的值。拿到这个题目,同学们首先要画出基本图形,然后进一步分析直角三角形中的已知条件。题目中告诉我们(AC = 12),(cosA = \frac{12}{13}),由(∠A)的余弦概念可得(\frac{AC}{AB} = \frac{12}{13}),那么(AB = AC÷cosA = 12÷\frac{12}{13} = 13)。有了(AB = 13)后,根据勾股定理可求出(BC = \sqrt{AB2 - AC2} = \sqrt{132 - 122} = 5)。最后,根据正切概念求出(tanA = \frac{BC}{AC} = \frac{5}{12})。

  这样一道题就解完了。通过整个题目我们可以发现,条件明确给出(cosA),问题也明确提问(tanA)。同学们只需要根据余弦和正切的概念将它们的边角关系呈现出来,再代入相应数值便可求得答案。这道题体现的是三角函数的概念在解直角三角形中的应用。接下来我们看,在这三个三角函数的概念中,它们之间是存在一些关系的。比如说,一个锐角的正弦值等于它余角的余弦值,一个锐角的余弦值等于它余角的正弦值。接下来请同学们尝试证明以下两个关系,在Rt△ABC中,(∠C = 90°),利用锐角三角函数的概念证明:

  第一问,(tanA = \frac{sinA}{cosA});

  第二问,(sin2A + cos2A = 1)。

  那么这样的问题该如何证明呢?我们仍然从三角函数的概念出发。首先第一问,结合直角三角形,我们可知(sinA = \frac{a}{c}),(cosA = \frac{b}{c}),(tanA = \frac{a}{b}),将其代入(\frac{sinA}{cosA})的式子中,得到(\frac{\frac{a}{c}}{\frac{b}{c}} = \frac{a}{b}),从而证明(\frac{sinA}{cosA} = tanA)。

  同样的道理,第二问,通过直角三角形,我们首先得到(sinA = \frac{a}{c}),(cosA = \frac{b}{c}),那么(sin2A + cos2A = \frac{a2}{c2} + \frac{b2}{c2} = \frac{a2 + b2}{c2})。这里(a2 + b2 = c2),这是勾股定理的体现,所以(sin2A + cos2A = \frac{c2}{c2} = 1)。

  通过以上两道题,我们可以发现三角函数的概念不仅可以运用于解直角三角形,还可以证明彼此之间的联系。那么三角函数的概念还有什么作用呢?我们一起来看练习。在三角形ABC中,我们知道三角形的面积可以表示为底与高乘积的一半。你能用三角形的两边及其夹角的正弦来表示三角形ABC的面积吗?这里三角形ABC是一个锐角三角形,请同学们思考片刻。

  我们不妨仍然从三角形面积等于底与高乘积的一半入手考虑,这也是我们常规的思考方式,通常都是从已掌握的知识点出发。如果能将这里的底或高进行转化,是不是就可以得到相应结论了呢?题目中提示我们可以选择用某一个角的正弦,要想用到三角函数的概念,就得构造直角三角形。所以我们不妨先做出该三角形的某一条高,如图,过点B作(BD⊥AC),垂足为D。

  这样一来,图形中就出现了两个直角三角形,分别是Rt△ABD和Rt△CBD,该三角形的面积就可以表示为(\frac{1}{2}AC×BD)。那么这里的(AC)或(BD)可以转化吗?通过对直角三角形的理解,我们发现(BD)边在Rt△ABD和Rt△BCD中,由(BD)在Rt△ABD中的位置可知,(BD)是(∠A)的对边,同理(BD)也是(∠C)的对边。我们不妨选择其中一个直角三角形,在Rt△ABD中,因为(sinA = \frac{BD}{AB}),所以(BD = AB×sinA)。从而三角形ABC的面积(S = \frac{1}{2}AC×BD = \frac{1}{2}AC×AB×sinA)。

  同理,如果我们选择直角三角形BDC,那么就可以证明出三角形的面积(S = \frac{1}{2}AC×BC×sinC)。又或者如果我们过点A向BC作高,或者过点C向AB作高,那么又可以证明出三角形的面积(S = \frac{1}{2}AB×BC×sin∠ABC)。这样一种求三角形面积的方法,在未来学习中是非常常见的。

  这里我们提出一个问题,如果将三角形ABC换成直角三角形或钝角三角形,结论仍然成立吗?这个问题留给同学们课后思考。通过以上三题,我们可以发现三角函数的概念运用非常广泛。还有一类,我们可以利用三角函数的概念进一步求出一些特殊角的三角函数值。我们一起来完成:

  (sin30° = \frac{1}{2}),(sin45° = \frac{\sqrt{2}}{2}),(sin60° = \frac{\sqrt{3}}{2});

  (cos30° = \frac{\sqrt{3}}{2}),(cos45° = \frac{\sqrt{2}}{2}),(cos60° = \frac{1}{2});

  (tan30° = \frac{\sqrt{3}}{3}),(tan45° = 1),(tan60° = \sqrt{3})。

  这里我们一共得到9个特殊角的三角函数值。同学们可以发现它们彼此之间存在相应联系,比如刚刚证明的(tanα = \frac{sinα}{cosα})以及(sin2α + cos2α = 1),同学们可以结合这些结论一起记忆。接下来我们利用这些特殊的三角函数值解决相关问题,来看例题。

  在Rt△ABC中,已知(∠C = 90°)。

  第一问,已知(a = 1),(∠A = 30°),求(b)、(c)的值。同学们要紧紧抓住关键角(∠A),已知边(a)是(∠A)的对边,要求的边(b)是(∠A)的邻边,(c)为斜边。我们可以选择合适的三角函数,由(tanA = \frac{a}{b}),可得(b = \frac{a}{tanA} = \frac{1}{tan30°} = \sqrt{3})。由(sinA = \frac{a}{c}),可得(c = \frac{a}{sinA} = \frac{1}{sin30°} = 2)。这样就求出了(b)和(c)的值。

  第二问,已知(c = 1),(∠B = 60°),求(a)和(b)。通过分析可知,已知边(c)是直角三角形的斜边,要求的(a)是(∠B)的邻边,(b)是(∠B)的对边。因此我们根据(cosB = \frac{a}{c}),可得(a = c×cosB = 1×cos60° = \frac{1}{2})。再根据(sinB = \frac{b}{c}),可得(b = c×sinB = 1×sin60° = \frac{\sqrt{3}}{2})。只要选择合适的三角函数,就可以建立起相应的边角关系。

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