三角形的取值范圍問題比較常見.解答這類問題,需靈活運用三角形的性質、三角函數的定義、正余弦定理、勾股定理、基本不等式等.解答此類問題的方法很多.下面結合一道例題,談一談解答此類問題的三種方法,供讀者參考.
例題:已知在銳角 ΔABC 中,角 A,B,C 所對的邊分別為
求 cosA+cosB+cosC 的取值范圍.
一、基本不等式法
運用基本不等式法解答三角形的取值范圍問題,需先利用正余弦定理將邊角統一,用邊或角的關系式表示出目標式;然后通過分離常數、湊系數等方式配湊出兩式的和或積,并使其中之一為定值,即可運用基本不等式求出目標式的取值范圍.
解:因為銳角 ΔABC 中,角 A,B,C 均為銳角,所以
可得
因為
由余弦定理可得
a2+c2-ac ,貝
所以
:
我們先根據正余弦定理將\"角化邊”,把目標式化為關于三條邊的關系式;然后通過分離常數配湊出兩式的和
,而這兩式的積為定值,直接運用基本不等式即可求得最值.
二、利用三角函數的性質
在解答三角形取值范圍問題時,可以先利用正余弦定理將“邊化角”,把目標式用角的關系式表示出來;然后根據兩角和差公式、輔助角公式、誘導公式等將目標式化為只含有一種函數名稱的式子,便可直接根據正余弦函數的單調性、有界性求得目標式的取值范圍.
解:因為
則
因為在銳角 ΔABC 中,角 A,B,C 均為銳角,所以
可行
則
所以
故 cosA+cosB+cosC 的取值范圍是
我們先根據誘導公式與兩角和差公式,將目標式化簡為只含有一種函數名稱的式子;然后根據已知條件確定自變量的范圍,即可根據正弦函數的有界性和單調性求得最值.
三、導數法
有些問題中的目標式較為復雜,如含有二次式、三次式,此時可以采用導數法來求目標式的取值范圍.首先將目標式化簡,并確定自變量;然后對該式求導,研究其導函數的零點、符號,以判斷出函數的單調性,進而根據極值的定義確定函數的極值,從而得到問題的答案.
解:因為
則
則
令 ?f′(x)=0 得
(所以 f(x) 在
內單調遞增,在
內單調遞減,而
所以V3+1
我們將目標式視為關于角 A 的三角函數式,然后對函數求導,即可根據極值的定義求得函數的極值,進而確定目標式的范圍.
相比較而言,第一、二種方法比較常用,第一、三種方法的適用范圍較窄.無論運用哪種方法解答三角形取值范圍問題,都要注意以下幾點:(1)根據已知條件和隱含條件確定邊、角的范圍;(2)靈活運用三角形、函數、不等式知識來解題;(3)靈活運用正余弦定理進行邊角互化.
(作者單位:江蘇省鹽城市明達高級中學)