看完不会?让 AI 一步步解给你看
Trigonometry · real student question

在三角形 ABC 中,(cos B + cos A cos C)/(sin B cos C) = a√3/b,且 a = 3,c = 2√3。求 sin A。

Question

在 △ABC\triangle ABC 中,角 A,B,CA,B,C 的对边依次为 a,b,ca,b,c,且满足

cos⁡B+cos⁡Acos⁡Csin⁡Bcos⁡C=a3b,a=3,c=23.\frac{\cos B+\cos A\cos C}{\sin B\cos C}=\frac{a\sqrt3}{b},\qquad a=3,\quad c=2\sqrt3.

求 sin⁡A\sin A。

Step-by-step solution

  1. 用三角形内角和把 cos⁡B\cos B 换掉。 任意三角形都有 A+B+C=πA+B+C=\pi,所以 B=π−(A+C)B=\pi-(A+C),于是

    cos⁡B=cos⁡ ⁣(π−(A+C))=−cos⁡(A+C)=−(cos⁡Acos⁡C−sin⁡Asin⁡C).\cos B=\cos\!\left(\pi-(A+C)\right)=-\cos(A+C)=-\left(\cos A\cos C-\sin A\sin C\right).

    只要一个三角恒等式把三个角混在一起,这一步换元都是标准的第一招。

  2. 把分子化简。 加上 cos⁡Acos⁡C\cos A\cos C 之后,两个 cos⁡Acos⁡C\cos A\cos C 恰好抵消:

    cos⁡B+cos⁡Acos⁡C=−cos⁡Acos⁡C+sin⁡Asin⁡C+cos⁡Acos⁡C=sin⁡Asin⁡C.\cos B+\cos A\cos C=-\cos A\cos C+\sin A\sin C+\cos A\cos C=\sin A\sin C.

    于是等式左边变成

    sin⁡Asin⁡Csin⁡Bcos⁡C=sin⁡Asin⁡B⋅tan⁡C.\frac{\sin A\sin C}{\sin B\cos C}=\frac{\sin A}{\sin B}\cdot\tan C.

  3. 用正弦定理去对上等式右边。 由 asin⁡A=bsin⁡B\dfrac{a}{\sin A}=\dfrac{b}{\sin B} 得 sin⁡Asin⁡B=ab\dfrac{\sin A}{\sin B}=\dfrac{a}{b},于是条件化为

    abtan⁡C=a3b.\frac{a}{b}\tan C=\frac{a\sqrt3}{b}.

    边长都是正数,因子 ab\dfrac{a}{b} 可以约掉,得

    tan⁡C=3 ⟹ C=π3=60∘,\tan C=\sqrt3\ \Longrightarrow\ C=\frac{\pi}{3}=60^{\circ},

    这是 0<C<π0<C<\pi 且 cos⁡C≠0\cos C\ne 0 范围内唯一的解。注意:题给的恒等式只确定了 CC——这一部分完全没有用到边长数据。

  4. 再对已知的一对 (c,C)(c,C) 用正弦定理。

    asin⁡A=csin⁡C ⟹ sin⁡A=asin⁡Cc=3⋅3223=3343=34.\frac{a}{\sin A}=\frac{c}{\sin C}\ \Longrightarrow\ \sin A=\frac{a\sin C}{c}=\frac{3\cdot\frac{\sqrt3}{2}}{2\sqrt3}=\frac{3\sqrt3}{4\sqrt3}=\frac{3}{4}.

  5. 验证三角形确实存在且唯一。 由 a=3<c=23≈3.464a=3<c=2\sqrt3\approx 3.464 可知角 AA 小于 C=60∘C=60^{\circ},所以 A=arcsin⁡34≈48.59∘A=\arcsin\tfrac34\approx 48.59^{\circ},而钝角解 131.41∘131.41^{\circ} 不可能(那样就装不下 CC 了)。于是 B≈71.41∘B\approx 71.41^{\circ},b=csin⁡Bsin⁡C≈3.7913=3+212b=\dfrac{c\sin B}{\sin C}\approx 3.7913=\dfrac{3+\sqrt{21}}{2};把这些值代回原式,两边都等于 1.370551.37055。

Answer

sin⁡A=34\sin A=\frac{3}{4}

Need to solve a different problem like this? Open the solver →