记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,分别以a,b,c为边长的三个正三角形的面积依次为S1,S2,S3.已知S1-S2+S3=((sqrt(3)))/(2),sinB=(1)/(3).(1)求△ABC的面积;(2)若sinAsinC=((sqrt(2)))/(3),求b.
(1)求△ABC的面积;
(2)若sinAsinC=$\frac{{\sqrt{2}}}{3}$,求b.
题目解答
答案
S2=$\frac{1}{2}$b2sin60°=$\frac{\sqrt{3}}{4}$b2,
S3=$\frac{1}{2}$c2sin60°=$\frac{\sqrt{3}}{4}$c2,
∵S1-S2+S3=$\frac{\sqrt{3}}{4}$a2-$\frac{\sqrt{3}}{4}$b2+$\frac{\sqrt{3}}{4}$c2=$\frac{\sqrt{3}}{2}$,
解得:a2-b2+c2=2,
∵sinB=$\frac{1}{3}$,a2-b2+c2=2>0,即cosB>0,
∴cosB=$\frac{2\sqrt{2}}{3}$,
∴cosB=$\frac{a^{2}+c^{2}-b^{2}}{2ac}$=$\frac{2\sqrt{2}}{3}$,
解得:ac=$\frac{3\sqrt{2}}{4}$,
S△ABC=$\frac{1}{2}$acsinB=$\frac{\sqrt{2}}{8}$.
∴△ABC的面积为$\frac{\sqrt{2}}{8}$.
(2)由正弦定理得:$\frac{b}{sinB}$=$\frac{a}{sinA}$=$\frac{c}{sinC}$,
∴a=$\frac{bsinA}{sinB}$,c=$\frac{bsinC}{sinB}$,
由(1)得ac=$\frac{3\sqrt{2}}{4}$,
∴ac=$\frac{bsinA}{sinB}$•$\frac{bsinC}{sinB}$=$\frac{3\sqrt{2}}{4}$
已知,sinB=$\frac{1}{3}$,sinAsinC=$\frac{\sqrt{2}}{3}$,
解得:b=$\frac{1}{2}$.
解析
考查要点:本题综合考查正三角形面积公式、余弦定理、正弦定理及三角形面积公式的应用,同时涉及代数方程的求解。
解题思路:
- 第一问:通过正三角形面积公式建立方程,结合余弦定理求出边长关系,最终利用三角形面积公式求解。
- 第二问:利用正弦定理将边长转化为角的正弦表达式,结合已知条件联立方程求解。
破题关键:
- 正三角形面积公式:$S = \frac{\sqrt{3}}{4}a^2$。
- 余弦定理:$a^2 + c^2 - b^2 = 2ac\cos B$。
- 三角形面积公式:$S = \frac{1}{2}ac\sin B$。
- 正弦定理:$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C}$。
第(1)题
正三角形面积公式
分别以$a, b, c$为边长的正三角形面积为:
$S_1 = \frac{\sqrt{3}}{4}a^2, \quad S_2 = \frac{\sqrt{3}}{4}b^2, \quad S_3 = \frac{\sqrt{3}}{4}c^2.$
代入已知条件
根据题意$S_1 - S_2 + S_3 = \frac{\sqrt{3}}{2}$,代入得:
$\frac{\sqrt{3}}{4}(a^2 - b^2 + c^2) = \frac{\sqrt{3}}{2} \implies a^2 - b^2 + c^2 = 2.$
余弦定理与角度分析
由余弦定理:
$\cos B = \frac{a^2 + c^2 - b^2}{2ac}.$
结合$a^2 + c^2 - b^2 = 2$,得:
$\cos B = \frac{2}{2ac} = \frac{1}{ac}.$
已知$\sin B = \frac{1}{3}$,则$\cos B = \sqrt{1 - \left(\frac{1}{3}\right)^2} = \frac{2\sqrt{2}}{3}$,代入得:
$\frac{1}{ac} = \frac{2\sqrt{2}}{3} \implies ac = \frac{3}{2\sqrt{2}} = \frac{3\sqrt{2}}{4}.$
三角形面积计算
三角形面积为:
$S_{\triangle ABC} = \frac{1}{2}ac\sin B = \frac{1}{2} \cdot \frac{3\sqrt{2}}{4} \cdot \frac{1}{3} = \frac{\sqrt{2}}{8}.$
第(2)题
正弦定理表达式
由正弦定理:
$a = \frac{b\sin A}{\sin B}, \quad c = \frac{b\sin C}{\sin B}.$
联立方程
代入$ac = \frac{3\sqrt{2}}{4}$得:
$\frac{b\sin A}{\sin B} \cdot \frac{b\sin C}{\sin B} = \frac{3\sqrt{2}}{4} \implies \frac{b^2 \sin A \sin C}{\sin^2 B} = \frac{3\sqrt{2}}{4}.$
已知$\sin A \sin C = \frac{\sqrt{2}}{3}$,$\sin B = \frac{1}{3}$,代入得:
$\frac{b^2 \cdot \frac{\sqrt{2}}{3}}{\left(\frac{1}{3}\right)^2} = \frac{3\sqrt{2}}{4} \implies \frac{b^2 \cdot \sqrt{2}}{3} \cdot 9 = \frac{3\sqrt{2}}{4} \implies b^2 = \frac{1}{4} \implies b = \frac{1}{2}.$