何宇
解三角形中的最值問(wèn)題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多,不僅考查了正、余弦定理的應(yīng)用、三角恒等變換的技巧、三角函數(shù)的圖象和性質(zhì),還考查了求最值的方法.由于此類問(wèn)題的綜合性較強(qiáng),因此我們可以從不同的角度入手,來(lái)尋找解題的思路.下面結(jié)合例題來(lái)談一談解三角形中最值問(wèn)題的解法.
一、采用基本不等式法
基本不等式是解答最值問(wèn)題的工具.在運(yùn)用基本不等式法求最值時(shí),我們首先要根據(jù)題意求得目標(biāo)式,然后合理進(jìn)行恒等變換,構(gòu)造出兩式的和或積,并使其一為定值,這樣便可運(yùn)用基本不等式求得最值.
例題:已知在△ABC中,BC=3.若sin2A-sin2B-sin2C=sinBsinC,求△ABC的周長(zhǎng)的最大值.
解:因?yàn)閟in2A-sin2B-sin2C=sinBsinC
所以a2-b2+c2=bc,
所以a2=b2+c2-2bcsinA=b2+c2+bc=9
即(b+c)2-b·c=9,
而??? (當(dāng)且僅當(dāng)b=c時(shí)等號(hào)),
所以,
所以??? (當(dāng)且僅當(dāng)b=c時(shí)等號(hào)),
所以△ABC的周長(zhǎng)的最大值為??? .
我們首先根據(jù)正余弦定理求得關(guān)于b、c的關(guān)系式,然后借助基本不等式將目標(biāo)式轉(zhuǎn)化為只含有b+c的不等式,通過(guò)解不等式求得b+c的最值,進(jìn)而求得△ABC的周長(zhǎng)的最大值.
二、借助換元法
有些目標(biāo)式中含有多項(xiàng)式,且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,我們需把目標(biāo)式中的某一部分用新字母代替(即換元),從而將目標(biāo)式轉(zhuǎn)化為關(guān)于新元的函數(shù)式,利用函數(shù)的性質(zhì)便可求得目標(biāo)式的最值.采用換元法解題,能使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,明朗化.
以上述例題為例.
解法一:因?yàn)閟in2A-sin2B-sin2C=sinBsinC,
所以a2-b2+c2=bc,
所以a2=b2+c2-2b·cosA=b2+c2+b·c=9
即??? .
可設(shè),,,
可得,??? .
所以,
所以當(dāng)時(shí),,即△ABC的周長(zhǎng)的最大值為??? .
我們借助三角函數(shù)中的重要關(guān)系式sin2θ+cos2θ=1進(jìn)行換元,分別設(shè),,,最終得到一個(gè)關(guān)于θ的表達(dá)式,再根據(jù)正弦函數(shù)的性質(zhì)求得三角形周長(zhǎng)的最值.
解法二:因?yàn)椋裕?/p>
所以可設(shè),,,
因?yàn)锽C=3,,,
所以??? .
當(dāng)θ=0時(shí),b+c取最大為,此時(shí),
即△ABC的周長(zhǎng)的最大值為??? .
我們由已知條件可以發(fā)現(xiàn)A、B、C三角之間的關(guān)系,于是引入角θ,通過(guò)換元,將b+c轉(zhuǎn)化為關(guān)于θ的三角函數(shù),再根據(jù)余弦函數(shù)的性質(zhì)便可求得△ABC的周長(zhǎng)的最大值.
雖然解三角形中最值問(wèn)題的難度較大,但是我們只要仔細(xì)分析問(wèn)題,靈活運(yùn)用正、余弦定理、三角函數(shù)中的基本公式求得目標(biāo)式,再運(yùn)用基本不等式,通過(guò)換元,便可將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為不等式、函數(shù)問(wèn)題來(lái)求解.同學(xué)們還要注意培養(yǎng)思維的敏捷性、發(fā)散性以及創(chuàng)新性,這樣才能快速破解難題.
(作者單位:江蘇省栟茶高級(jí)中學(xué))