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初中数学知识总结专题18 解直角三角形问题(教师版)

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专题18解直角三角形问题专题知识回顾一、勾股定理1.勾股定理:如果直角三角形的两直角边长分别为a,b,斜边长为c,那么a2+b2=c2。2.勾股定理逆定理:如果三角形三边长a,b,c满足a2+b2=c2。,那么这个三角形是直角三角形。3.定理:经过证明被确认正确的命题叫做定理。4.我们把题设、结论正好相反的两个命题叫做互逆命题。如果把其中一个叫做原命题,那么另一个叫做它的逆命题。(例:勾股定理与勾股定理逆定理)5. 直角三角形的性质:(1)直角三角形的两锐角互余;(2)直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方;(3)直角三角形中30°角所对直角边等于斜边的一半;(4)直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半。6.直角三角形的判定:(1)有一个角等于90°的三角形是直角三角形(2)两锐角互余的三角形是直角三角形(3)两条边的平方和等于另一边的平方的三角形是直角三角形(4)有一边上的中线等于这边的一半的三角形是直角三角形二、锐角三角函数1.各种锐角三角函数的定义(1)正弦:在△ABC中,∠C=90°把锐角A的对边与斜边的比值叫做∠A的正弦,记作sinA=(2)余弦:在△ABC中,∠C=90°,把锐角A的邻边与斜边比值的叫做∠A的余弦,记作cosA=(3)正切:在△ABC中,∠C=90°,把锐角A的对边与邻边的比值叫做∠A的正切,记作tanA=2.特殊值的三角函数:23,αsinαcosαtanαcotα0°010不存在30°45°1160°90°10不存在0三、仰角、俯角、坡度概念1.仰角:视线在水平线上方的角;2.俯角:视线在水平线下方的角。3.坡度(坡比):坡面的铅直高度和水平宽度的比叫做坡度(坡比)。用字母表示,即。把坡面与水平面的夹角记作(叫做坡角),那么。四、各锐角三角函数之间的关系(1)互余关系sinA=cos(90°—A),cosA=sin(90°—A)tanA=cot(90°—A),cotA=tan(90°—A)(2)平方关系(3)倒数关系tanAtan(90°—A)=1(4)弦切关系tanA=专题典型题考法及解析23,【例题1】(2019•湖北省鄂州市)如图,已知线段AB=4,O是AB的中点,直线l经过点O,∠1=60°,P点是直线l上一点,当△APB为直角三角形时,则BP=  .【答案】2或2或2.【解析】本题考查的是勾股定理,如果直角三角形的两条直角边长分别是a,b,斜边长为c,那么a2+b2=c2.分∠APB=90°、∠PAB=90°、∠PBA=90°三种情况,根据直角三角形的性质、勾股定理计算即可.∵AO=OB=2,∴当BP=2时,∠APB=90°,当∠PAB=90°时,∵∠AOP=60°,∴AP=OA•tan∠AOP=2,∴BP==2,当∠PBA=90°时,∵∠AOP=60°,∴BP=OB•tan∠1=2,故答案为:2或2或2.【例题2】(2019•湖南长沙)如图,一艘轮船从位于灯塔C的北偏东60°方向,距离灯塔60nmile的小岛A23,出发,沿正南方向航行一段时间后,到达位于灯塔C的南偏东45°方向上的B处,这时轮船B与小岛A的距离是(  )A.30nmileB.60nmileC.120nmileD.(30+30)nmile【答案】D【解析】此题主要考查了解直角三角形的应用﹣方向角问题,求三角形的边或高的问题一般可以转化为解直角三角形的问题,解决的方法就是作高线.过点C作CD⊥AB,则在Rt△ACD中易得AD的长,再在直角△BCD中求出BD,相加可得AB的长.过C作CD⊥AB于D点,∴∠ACD=30°,∠BCD=45°,AC=60.在Rt△ACD中,cos∠ACD=,∴CD=AC•cos∠ACD=60×=30.在Rt△DCB中,∵∠BCD=∠B=45°,∴CD=BD=30,∴AB=AD+BD=30+30.答:此时轮船所在的B处与灯塔P的距离是(30+30)nmile.【例题3】(2019•江苏连云港)如图,海上观察哨所B位于观察哨所A正北方向,距离为25海里.在某时刻,哨所A与哨所B同时发现一走私船,其位置C位于哨所A北偏东53°的方向上,位于哨所B南偏东23,37°的方向上.(1)求观察哨所A与走私船所在的位置C的距离;(2)若观察哨所A发现走私船从C处以16海里/小时的速度向正东方向逃窜,并立即派缉私艇沿北偏东76°的方向前去拦截,求缉私艇的速度为多少时,恰好在D处成功拦截.(结果保留根号)(参考数据:sin37°=cos53°≈,cos37°=sin53°≈,tan37°≈,tan76°≈4)【答案】(1)观察哨所A与走私船所在的位置C的距离为15海里;(2)当缉私艇的速度为6海里/小时时,恰好在D处成功拦截.【解析】(1)先根据三角形内角和定理求出∠ACB=90°,再解Rt△ABC,利用正弦函数定义得出AC即可;在△ABC中,∠ACB=180°﹣∠B﹣∠BAC=180°﹣37°﹣53°=90°.在Rt△ABC中,sinB=,∴AC=AB•sin37°=25×=15(海里).答:观察哨所A与走私船所在的位置C的距离为15海里;(2)过点C作CM⊥AB于点M,易知,D.C.M在一条直线上.解Rt△AMC,求出CM、AM.解Rt△AMD中,求出DM、AD,得出CD.设缉私艇的速度为x海里/小时,根据走私船行驶CD所用的时间等于缉私艇行驶AD所用的时间列出方程,解方程即可.过点C作CM⊥AB于点M,由题意易知,D.C.M在一条直线上.在Rt△AMC中,CM=AC•sin∠CAM=15×=12,AM=AC•cos∠CAM=15×=9.在Rt△AMD中,tan∠DAM=,∴DM=AM•tan76°=9×4=36,∴AD===9,CD=DM﹣CM=36﹣12=24.23,设缉私艇的速度为x海里/小时,则有=,解得x=6.经检验,x=6是原方程的解.答:当缉私艇的速度为6海里/小时时,恰好在D处成功拦截.专题典型训练题一、选择题1.(2019•渝北区)如果下列各组数是三角形的三边,则能组成直角三角形的是(  )A.1,,2B.1,3,4C.2,3,6D.4,5,6【答案】A.【解析】由勾股定理的逆定理,只要验证两小边的平方和等于最长边的平方即可.A.12+()2=22,故是直角三角形,故此选项正确;B.12+32≠42,故不是直角三角形,故此选项错误;C.22+32≠62,故不是直角三角形,故此选项错误;D.42+52≠62,故不是直角三角形,故此选项错误.2.(2019•巴南区)下列各组数据中,能够成为直角三角形三条边长的一组数据是(  )A.,,B.32,42,52C.D.0.3,0.4,0.5【答案】D.【解析】先根据三角形的三边关系定理看看能否组成三角形,再根据勾股定理的逆定理逐个判断即可.A.()2+()2≠()2,即三角形不是直角三角形,故本选项不符合题意;B.(32)2+(42)2≠(52)2,即三角形不是直角三角形,故本选项不符合题意;23,C.()2+()2≠()2,即三角形不是直角三角形,故本选项不符合题意;D.0.032+0.042=0.052,即三角形是直角三角形,故本选项符合题意。3.(2019广西省贵港市)将一条宽度为的彩带按如图所示的方法折叠,折痕为,重叠部分为(图中阴影部分),若,则重叠部分的面积为  A.B.C.D.【答案】.【解析】过作于,则,依据勾股定理得出的长,进而得到重叠部分的面积.如图,过作于,则,,,,中,,重叠部分的面积为,故选:.4.(2019贵州省毕节市)如图,点E在正方形ABCD的边AB上,若EB=1,EC=2,那么正方形ABCD的面积为(  )A.B.3C.D.523,【答案】B.【解析】勾股定理.∵四边形ABCD是正方形,∴∠B=90°,∴BC2=EC2﹣EB2=22﹣12=3,∴正方形ABCD的面积=BC2=3.故选:B.5.(2019•南岸区)如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,∠C=30°,BC的垂直平分线交AC于点D,并交BC于点E,若ED=3,则AC的长为(  )A.3B.3C.6D.9【答案】D.【解析】根据线段垂直平分线的性质得到DC=DB,DE⊥BC,求出BD=DC=2DE=3,根据直角三角形的性质计算即可.∵DE是线段BC的垂直平分线,∴DC=DB,DE⊥BC,∵∠C=30°,∴BD=DC=2DE=3,∴∠DBC=∠C=30°,在△ABC中,∠A=90°,∠C=30°,∴∠ABC=60°,∴∠ABD=60°﹣30°=30°,∴AD=BD=3,∴AC=DC+AD=9.6.(2019•西藏)如图,在⊙O中,半径OC垂直弦AB于D,点E在⊙O上,∠E=22.5°,AB=2,则半径OB等于(  )23,A.1B.C.2D.2【答案】B【解析】直接利用垂径定理进而结合圆周角定理得出△ODB是等腰直角三角形,进而得出答案.∵半径OC⊥弦AB于点D,∴=,∴∠E=∠BOC=22.5°,∴∠BOD=45°,∴△ODB是等腰直角三角形,∵AB=2,∴DB=OD=1,则半径OB等于:=.7.(2019•江苏苏州)如图,小亮为了测量校园里教学楼的高度,将测角仪竖直放置在与教学楼水平距离为的地面上,若测角仪的高度为,测得教学楼的顶部处的仰角为,则教学楼的高度是()A.B.C.D.【答案】C【解析】考察角的三角函数值,中等偏易题目过作交于,23,在中,8.(2019•湖南长沙)如图,△ABC中,AB=AC=10,tanA=2,BE⊥AC于点E,D是线段BE上的一个动点,则CD+BD的最小值是(  )A.2B.4C.5D.10【答案】B.【解析】如图,作DH⊥AB于H,CM⊥AB于M.由tanA==2,设AE=a,BE=2a,利用勾股定理构建方程求出a,再证明DH=BD,推出CD+BD=CD+DH,由垂线段最短即可解决问题.如图,作DH⊥AB于H,CM⊥AB于M.∵BE⊥AC,23,∴∠ABE=90°,∵tanA==2,设AE=a,BE=2a,则有:100=a2+4a2,∴a2=20,∴a=2或﹣2(舍弃),∴BE=2a=4,∵AB=AC,BE⊥AC,CM⊥AC,∴CM=BE=4(等腰三角形两腰上的高相等))∵∠DBH=∠ABE,∠BHD=∠BEA,∴sin∠DBH===,∴DH=BD,∴CD+BD=CD+DH,∴CD+DH≥CM,∴CD+BD≥4,∴CD+BD的最小值为4.二、填空题9.(2019·贵州安顺)如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,且BA=3,AC=4,点D是斜边BC上的一个动点,过点D分别作DM⊥AB于点M,DN⊥AC于点N,连接MN,则线段MN的最小值为  .【答案】.【解析】∵∠BAC=90°,且BA=3,AC=4,∴BC==5,∵DM⊥AB,DN⊥AC,23,∴∠DMA=∠DNA=∠BAC=90°,∴四边形DMAN是矩形,∴MN=AD,∴当AD⊥BC时,AD的值最小,此时,△ABC的面积=AB×AC=BC×AD,∴AD==,∴MN的最小值为。10.(2019贵州省毕节市)三角板是我们学习数学的好帮手.将一对直角三角板如图放置,点C在FD的延长线上,点B在ED上,AB∥CF,∠F=∠ACB=90°,∠E=45°,∠A=60°,AC=10,则CD的长度是  .【答案】15﹣5.【解析】考查含30度角的直角三角形;勾股定理.过点B作BM⊥FD于点M,在△ACB中,∠ACB=90°,∠A=60°,AC=10,∴∠ABC=30°,BC=10×tan60°=10,∵AB∥CF,∴BM=BC×sin30°=10×=5,CM=BC×cos30°=15,在△EFD中,∠F=90°,∠E=45°,∴∠EDF=45°,∴MD=BM=5,23,∴CD=CM﹣MD=15﹣5.故答案是:15﹣5.11.(2019海南)如图,将Rt△ABC的斜边AB绕点A顺时针旋转(0°<<90°)得到AE,直角边AC绕点A逆时针旋转(0°<<90°)得到AF,连接EF,若AB=3,AC=2,且+=∠B,则EF=________.【答案】【解析】∵+=∠B,∴∠EAF=∠BAC+∠B=90°,∴△AEF是直角三角形,且AE=AB=3,AF=AC=2,∴EF==12.(2019黑龙江哈尔滨)如图将△ABC绕点C逆时针旋转得到△A′B′C,其中点A′与A是对应点,点B′与B是对应点,点B′落在边AC上,连接A′B,若∠ACB=45°,AC=3,BC=2,则A′B的长为.【答案】:【解析】∵将△ABC绕点C逆时针旋转得到△A′B′C,∴AC=A'C=3,∠ACB=∠ACA'=45°∴∠A'CB=90°∴A'B==13.(2019山东东营)已知等腰三角形的底角是30°,腰长为2,则它的周长是____________.【答案】23,【解析】如图,过A作AD⊥BC于D,则∠ADB=∠ADC=90°,∵AB=AC=2,∠B=30°,∴AD=AB=,由勾股定理得:BD==3,同理CD=3,∴BC=6,∴△ABC的周长为BC+AB+AC=6+2+2=6+4.14.(2019•浙江宁波)如图,某海防哨所O发现在它的西北方向,距离哨所400米的A处有一艘船向正东方向航行,航行一段时间后到达哨所北偏东60°方向的B处,则此时这艘船与哨所的距离OB约为  米.(精确到1米,参考数据:≈1.414,≈1.732)【答案】456【解析】考查了解直角三角形的应用﹣方向角的问题.此题是一道方向角问题,结合航海中的实际问题,将解直角三角形的相关知识有机结合,体现了数学应用于实际生活的思想.通过解直角△OAC求得OC的长度,然后通过解直角△OBC求得OB的长度即可.如图,设线段AB交y轴于C,在直角△OAC中,∠ACO=∠CAO=45°,则AC=OC.∵OA=400米,∴OC=OA•cos45°=400×=200(米).∵在直角△OBC中,∠COB=60°,OC=200米,∴OB===400≈456(米)故答案是:456.23,15.(2019•海南省)如图,将Rt△ABC的斜边AB绕点A顺时针旋转α(0°<α<90°)得到AE,直角边AC绕点A逆时针旋转β(0°<β<90°)得到AF,连结EF.若AB=3,AC=2,且α+β=∠B,则EF=  .【答案】【解析】由旋转的性质可得AE=AB=3,AC=AF=2,由勾股定理可求EF的长.由旋转的性质可得AE=AB=3,AC=AF=2,∵∠B+∠BAC=90°,且α+β=∠B,∴∠BAC+α+β=90°∴∠EAF=90°∴EF==16.(2019•山东临沂)如图,在△ABC中,∠ACB=120°,BC=4,D为AB的中点,DC⊥BC,则△ABC的面积是  .【答案】8.【解析】根据垂直的定义得到∠BCD=90°,得到长CD到H使DH=CD,由线段中点的定义得到AD=BD,根据全等三角形的性质得到AH=BC=4,∠H=∠BCD=90°,求得CD=2,于是得到结论.∵DC⊥BC,∴∠BCD=90°,23,∵∠ACB=120°,∴∠ACD=30°,延长CD到H使DH=CD,∵D为AB的中点,∴AD=BD,在△ADH与△BCD中,,∴△ADH≌△BCD(SAS),∴AH=BC=4,∠H=∠BCD=90°,∵∠ACH=30°,∴CH=AH=4,∴CD=2,∴△ABC的面积=2S△BCD=2××4×2=8,故答案为:8.三、解答题17.(2019黑龙江省龙东地区)如图,在△ABC中,AB=BC,AD⊥BC于点D,BE⊥AC于点E,AD与BE交于点F,BH⊥AB于点B,点M是BC的中点,连接FM并延长交BH于点H.(1)如图①所示,若∠ABC=30°,求证:DF+BH=BD;(2)如图②所示,若∠ABC=45°,如图③所示,若∠ABC=60°(点M与点D重合),猜想线段DF,BH,BD之间又有怎样的数量关系?请直接写出你的猜想,不需证明.图①图②图③23,【答案】见解析。【解析】条件中有等腰三角形ABC,故考虑用等腰三角形的性质;条件中有30°角,且有AD⊥BC,故可以找到与BD有关的的数量关系,即AD=BD;条件中有中点,故考虑构造全等三角形.结合以上信息,再结合问题中的DF,BH两条线段,因此连接CF,问题可解.对于图②和图③,可仿照(1)的思路求解.(1)证明:连接CF,∵AB=BC,∠ABC==30°,∴∠BAC=∠ACB=75°.∵AD⊥BC,∴∠ADB=90°,∴∠BAD=60°,∴∠DAC=15°∵AB=BC,BE⊥AC,∴BE垂直平分AC,∴AF=CF,∴∠ACF=∠DAC=15°,∴∠BCF=75°-15°=60°,∵BH⊥AB,∠ABC=30°,∴∠CBH==60°,∴∠CBH=∠BCF=60°.在△BHM和△CFM中,∠CBH=∠BCF,BM=CM,∠BMH=∠CMF,∴△BHM≌△CFM,∴BH=CF,∴BH=AF,∴AD=DF+AF=DF+BH.在Rt△ADB中,∠ABC=30°,∴AD=BD,∴DF+BH=BD.(2)图②猜想结论:DF+BH=BD;图③猜想结论:DF+BH=BD18.(2019▪广西池河)如图,在河对岸有一棵大树A,在河岸B点测得A在北偏东60°方向上,向东前进120m到达C点,测得A在北偏东30°方向上,求河的宽度(精确到0.1m).参考数据:≈1.414,≈1.732.【答案】见解析。【解析】过点A作AD⊥直线BC,垂足为点D,在Rt△ABD和Rt△ACD中,通过解直角三角形可求出BD,CD的长,结合BC=BD﹣CD=120,即可求出AD的长.过点A作AD⊥直线BC,垂足为点D,如图所示.23,在Rt△ABD中,tan∠BAD=,∴BD=AD•tan60°=AD;在Rt△ACD中,tan∠CAD=,∴CD=AD•tan30°=AD.∴BC=BD﹣CD=AD=120,∴AD=103.9.∴河的宽度为103.9米.19.(2019•湖南怀化)如图,为测量一段笔直自西向东的河流的河面宽度,小明在南岸B处测得对岸A处一棵柳树位于北偏东60°方向,他以每秒1.5米的速度沿着河岸向东步行40秒后到达C处,此时测得柳树位于北偏东30°方向,试计算此段河面的宽度.【答案】这条河的宽度为30米.【解析】如图,作AD⊥于BC于D.由题意可知:BC=1.5×40=60米,∠ABD=30°,∠ACD=60°,∴∠BAC=∠ACD﹣∠ABC=30°,∴∠ABC=∠BAC,∴BC=AC=60米.在Rt△ACD中,AD=AC•sin60°=60×=30(米).答:这条河的宽度为30米.23,20.(2019四川巴中)某区域平面示意图如图所示,点D在河的右侧,红军路AB与某桥BC互相垂直.某校“数学兴趣小组”在“研学旅行”活动中,在C处测得点D位于西北方向,又在A处测得点D位于南偏东65°方向,另测得BC=414m,AB=300m,求出点D到AB的距离.(参考数据sin65°≈0.91,cos65°≈0.42,tan65°≈2.14)【答案】点D到AB的距离是214m.【解析】本题考查的是解直角三角形的应用,掌握锐角三角函数的定义、正确根据三角函数列方程是解题的关键.如图,过点D作DE⊥AB于E,过D作DF⊥BC于F,则四边形EBFD是矩形,设DE=x,在Rt△ADE中,∠AED=90°,∵tan∠DAE=,∴AE==,∴BE=300﹣,又BF=DE=x,∴CF=414﹣x,23,在Rt△CDF中,∠DFC=90°,∠DCF=45°,∴DF=CF=414﹣x,又BE=CF,即:300﹣=414﹣x,解得:x=21421.(2019•湖北省荆门市)如图,已知平行四边形ABCD中,AB=5,BC=3,AC=2.(1)求平行四边形ABCD的面积;(2)求证:BD⊥BC.【答案】见解析。【解析】本题主要考查了平行四边形的性质、勾股定理及其逆定理以及全等三角形的判定与性质,综合性较强.(1)作CE⊥AB交AB的延长线于点E,如图:设BE=x,CE=h在Rt△CEB中:x2+h2=9①在Rt△CEA中:(5+x)2+h2=52②联立①②解得:x=,h=∴平行四边形ABCD的面积=AB•h=12;(2)作DF⊥AB,垂足为F∴∠DFA=∠CEB=90°∵平行四边形ABCD∴AD=BC,AD∥BC∴∠DAF=∠CBE23,又∵∠DFA=∠CEB=90°,AD=BC∴△ADF≌△BCE(AAS)∴AF=BE=,BF=5﹣=,DF=CE=在Rt△DFB中:BD2=DF2+BF2=()2+()2=16∴BD=4∵BC=3,DC=5∴CD2=DB2+BC2∴BD⊥BC.22.(2019广东深圳)如图所示,某施工队要测量隧道长度BC,AD=600米,AD⊥BC,施工队站在点D处看向B,测得仰角45°,再由D走到E处测量,DE∥AC,DE=500米,测得仰角为53°,求隧道BC长.(sin53°≈,cos53°≈,tan53°≈).【答案】隧道BC的长度为700米.【解析】作EM⊥AC于点M,构建直角三角形,解直角三角形解决问题.如图,△ABD是等腰直角三角形,AB=AD=600.作EM⊥AC于点M,则AM=DE=500,∴BM=100.在Rt△CEM中,tan53°=,即=,∴CM=800,∴BC=CM-BM=800-100=700(米),∴隧道BC的长度为700米.答:隧道BC的长度为700米.23,23.(2019湖北十堰)如图,拦水坝的横断面为梯形ABCD,AD=3m,坝高AE=DF=6m,坡角α=45°,β=30°,求BC的长.【答案】BC的长(9+63)m.【解析】解直角三角形的应用﹣坡度坡角问题过A点作AE⊥BC于点E,过D作DF⊥BC于点F,则四边形AEFD是矩形,有AE=DF=6,AD=EF=3,∵坡角α=45°,β=30°,∴BE=AE=6,CF=3DF=63,∴BC=BE+EF+CF=6+3+63=9+63,∴BC=(9+63)m,答:BC的长(9+63)m.24.(2019湖南郴州)如图所示,巡逻船在A处测得灯塔C在北偏东45°方向上,距离A处30km.在灯塔C的正南方向B处有一渔船发出求救信号,巡逻船接到指示后立即前往施救.已知B处在A处的北偏东60°方向上,这时巡逻船与渔船的距离是多少?(精确到0.01km.参考数据:2≈1.414,3≈1.732,6≈2.449)【答案】巡逻船与渔船的距离约为8.97km.23,【解析】延长CB交过A点的正东方向于D,则∠CDA=90°,由题意得:AC=30km,∠CAD=45°,∠BAD=30°,由直角三角形的性质得出AD=CD=22AC=152,AD=3BD,BD=1523=56,即可得出答案.延长CB交过A点的正东方向于D,如图所示:则∠CDA=90°,由题意得:AC=30km,∠CAD=90°﹣45°=45°,∠BAD=90°﹣60°=30°,∴AD=CD=22AC=152,AD=3BD,∴BD=1523=56,∴BC=CD﹣BD=152-56≈15×1.414﹣5×2.449≈8.97(km);答:巡逻船与渔船的距离约为8.97km.23

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文章作者:180****8757

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