师:今天上午我们一起来学习九年级数学第 28 章锐角三角函数的第 2 小节解直角三角形及其应用的第 3 课应用举例。在学习新课之前,我们先复习一下前几天学的内容。
第一个,解直角三角形的依据。有些同学不太清楚什么是解直角三角形。在直角三角形中有三个角和三条边,共 6 个元素,除直角外,利用已知条件求出其余元素的过程,就是解直角三角形。解的过程主要应用到以下三个知识点:第一个是关于三边关系的勾股定理;第二个是直角三角形的两锐角互余;第三个是本章学习的边角关系,分别为正弦 sin 等于对边比斜边,余弦 cos 等于邻边比斜边,正切 tan 等于对边比邻边。
第二个,既然知道了解直角三角形的依据,那该如何求解一个直角三角形呢?这就要用到解直角三角形的条件。什么时候可以解直角三角形呢?当满足一条边和一个锐角,或者满足两条边时,就可以解出这个直角三角形。
第三个知识点,复习方位角。我们在七年级时已初步认识方位角,观测点与目标位置的连线,与正南或正北方向所形成的角就是方位角。大家看这两个空怎么填呢?
生:第一个空填点 a 在点 o 的北偏东 30 度方向,点 b 在点 o 的南偏西 45 度方向,南偏西 45 度也就是通常说的西南方向。
师:好,复习完三个知识点,我们来看一个实际问题,请大家先审题。审题时要关注题目中的数据,并在图形中标注。我已将题目中重要语句用不同颜色标注,其中有北偏东 65 度、南偏东 34 度、正南方向,题目还有一个数据 80 海里。读题可知点 a 位于灯塔 p 80 海里处,在图上画出,PA 的长度就是 80。题目要求 b 处距离灯塔 p 有多远,也就是求 BP 的长度。大家想想,怎么求一条线段的长度呢?
生:求线段长度常用勾股定理、相似、锐角三角函数这三个方法。
师:对,我们看看这道题能不能用勾股定理来求。根据题目所给的 65 度和 34 度,可算出角 APB 是 81 度,显然三角形 APB 不是直角三角形。不过我们学过可以构造直角三角形,由题可知南北方向和东西方向垂直,PC 垂直于 AB。这样能用勾股定理吗?我们发现在三角形 BCP 中不知道任何一条边的长度,在三角形 APC 中只知道一条边的长度,用勾股定理很难解出来。同样,题目中也没有相似的三角形,所以只能考虑锐角三角函数了。要用锐角三角函数求 PB 的长度,该怎么做呢?根据复习内容,要在直角三角形中,且满足一条边和一个锐角,或者两条边的长度。三角形 ABP 不是直角三角形,但 PC 垂直于 AB,就有了两个直角三角形。要求 PB,需把 PB 放在三角形 PBC 中,这个三角形满足两条边或者一条边一个锐角吗?很显然,三角形 BPC 没有已知边长,所以两条边的情况可排除。那看看满不满足一条边和一个锐角,我们发现角 b 是 34 度,满足一个锐角,但还缺一条边。PC 行不行?BC 行不行?这两个都未知,哪个可以求出来呢?我们先假设 PC,如果知道 PC,能求出 PB 吗?
生:如果知道 PC,可以求出 PB 的长度。
师:对,那 PC 怎么求呢?我们发现已知中有两个数量没用,一个是 AP,一个是 65 度,参考数据中没给出 65 度的三角函数值,所以要转化一下,把 PC 放在另一个直角三角形中求,那就只有直角三角形 ACP 了。经分析,这里是 25 度,看看在三角形 APC 中能不能求出 PC 的长度。已知一个锐角和一条边,满足解直角三角形的条件,可以求出来。接下来选哪个三角函数来求呢?25 度,PC 是 25 度的对边,PA 是斜边,显然要用 25 度的正弦 sin 25 度来求。
好啦,分析到这里,大家回想一下,该怎么书写格式呢?首先要先求出 PC 的长度,把 PC 放在直角三角形 APC 中求出 PC,然后在直角三角形 PBC 中求出 BP 的长度,按这个方式书写。接下来我们书写格式,先将已知条件转化为数学语言,解:由题意得,角 APC = 90 度 - 65 度 = 25 度,同时要写出 PC 垂直于 AB,因为这是直角三角形的条件,角 b = 34 度,线段 PA 的长 = 80。
根据分析,先在三角形 APC 中求 PC 的长度,用到的三角函数为正弦。在直角三角形 APC 中,sin 角 APC = 对边 PC / 斜边 PA,变形可得 PC = PA × sin 角 APC = 80 × sin 25 度 ≈ 33.81。然后在直角三角形 PBC 中用三角函数,在直角三角形 PBC 中,sin b = 对边 PC / 斜边 PB,变形得到 PB = PC / sin b,代入数据计算出结果约等于 60 海里。这是实际问题,最后要下结论做答案,b 处距离灯塔 p 约有 60 海里。这里注意两个数据,33.81 和 60,题目要求精确到整数,为什么 33.81 不取整呢?因为 PC 是计算过程中出现的数据,为减少误差,一般这里不取整,只在最后结果 PB 这里取整。
