Question

1．△ABC中，a，b，c分別是三個(gè)內(nèi)角A，B，C的對(duì)邊，且（2c-a）cosB=bcosA．
（Ⅰ）求B；
（Ⅱ）若BC=6，AC邊上的中線BD的長(zhǎng)為7，求△ABC的面積．

Answer 1

分析 （Ⅰ）根據(jù)正弦定理，三角函數(shù)恒等變換的應(yīng)用化簡(jiǎn)已知等式可得2sinCcosB=sinC，結(jié)合sinC≠0，可求$cosB=\frac{1}{2}$，結(jié)合范圍B∈（0，π），可求B的值．
（Ⅱ）解法一：延長(zhǎng)BD至點(diǎn)E，使得DE=BD，連接AE，CE．可求$∠BCE=\frac{2π}{3}$，BE=14．在△BCE中，根據(jù)余弦定理，得CE²+6CE-160=0，解得CE，AB的值，利用三角形面積公式即可計(jì)算得解．
解法二：利用向量加法可得$\overrightarrow{BD}=\frac{1}{2}（\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{BC}）$，平方可得$4{\overrightarrow{BD}^2}={\overrightarrow{BA}^2}+{\overrightarrow{BC}^2}+2\overrightarrow{BA}•\overrightarrow{BC}$，代入解得AB的值，利用三角形面積公式即可得解．
解法三：設(shè)AB=x，CD=DA=y．根據(jù)余弦定理，可得4y²=x²-6x+36…①，進(jìn)而可求$cos∠BDC=\frac{{{y^2}+13}}{14y}$，$cos∠BDA=\frac{{{y^2}-{x^2}+49}}{14y}$．化簡(jiǎn)可得2y²=x²-62…②． 由①②可得AB的值，利用三角形面積公式即可得解．

解答 解：（Ⅰ）根據(jù)正弦定理，由（2c-a）cosB=bcosA，
可得（2sinC-sinA）cosB=sinBcosA，
整理得2sinCcosB=sinAcosB+sinBcosA，
所以2sinCcosB=sinC，
因?yàn)閟inC≠0，
所以$cosB=\frac{1}{2}$，
又因?yàn)锽∈（0，π），
所以$B=\frac{π}{3}$．…（6分）
（Ⅱ）如圖，延長(zhǎng)BD至點(diǎn)E，使得DE=BD，連接AE，CE．
因?yàn)镈為AC的中點(diǎn)，所以四邊形ABCE為平行四邊形，
所以$∠BCE=\frac{2π}{3}$，BE=14．
在△BCE中，根據(jù)余弦定理，得$B{E^2}=B{C^2}+C{E^2}-2BC•CE•cos\frac{2π}{3}$，
即CE²+6CE-160=0，解得CE=10，所以AB=CE=10．
所以△ABC的面積$S=\frac{1}{2}AB•BC•sinB=\frac{1}{2}×6×10×sin\frac{π}{3}=15\sqrt{3}$．…（12分）
解法二：（Ⅰ）同解法一．
（Ⅱ）因?yàn)锽D是AC邊上的中線，所以$\overrightarrow{BD}=\frac{1}{2}（\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{BC}）$，
所以$\overrightarrow{BD}=\frac{1}{2}（\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{BC}）$，即$4{\overrightarrow{BD}^2}={\overrightarrow{BA}^2}+{\overrightarrow{BC}^2}+2\overrightarrow{BA}•\overrightarrow{BC}$．
所以$4×{7^2}=|\overrightarrow{BA}{|^2}+{6^2}+2×6×|{\overrightarrow{BA}}|×cos\frac{π}{3}$，即${|{\overrightarrow{BA}}|^2}+6|{\overrightarrow{BA}}|-160=0$，
解得$|\overrightarrow{BA}|=10$，即AB=10．
所以△ABC的面積$S=\frac{1}{2}AB•BC•sinB=\frac{1}{2}×6×10×sin\frac{π}{3}=15\sqrt{3}$．
解法三：（Ⅰ）同解法一．
（Ⅱ）設(shè)AB=x，CD=DA=y．
在△ABC中，根據(jù)余弦定理，可得$A{C^2}=A{B^2}+B{C^2}-2AB•BC•cos\frac{π}{3}$，
即4y²=x²-6x+36…①． 在△BCD中，根據(jù)余弦定理可得，$cos∠BDC=\frac{{B{D^2}+D{C^2}-B{C^2}}}{2BD•DC}=\frac{{{7^2}+{y^2}-{6^2}}}{2×7y}=\frac{{{y^2}+13}}{14y}$．
在△ABD中，同理可得，$cos∠BDA=\frac{{B{D^2}+A{D^2}-A{B^2}}}{2BD•AD}=\frac{{{7^2}+{y^2}-{x^2}}}{2×7y}=\frac{{{y^2}-{x^2}+49}}{14y}$．
因?yàn)椤螧DC+∠BDA=π，
所以cos∠BDC=-cos∠BDA，
所以y²+13=-（y²-x²+49），
即2y²=x²-62…②． 由①②可得x²+6x-160=0，
所以x=10，即AB=10．
所以△ABC的面積$S=\frac{1}{2}AB•BC•sinB=\frac{1}{2}×6×10×sin\frac{π}{3}=15\sqrt{3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了正弦定理，三角函數(shù)恒等變換的應(yīng)用，余弦定理，三角形面積公式，平面向量的運(yùn)算在解三角形中的綜合應(yīng)用，考查了計(jì)算能力和轉(zhuǎn)化思想，屬于中檔題．