用三角函数解决几何问题

news2024/9/25 13:19:26

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如图,在 △ A B C \triangle ABC ABC 中, A C > 5 , A B > A C AC>5,AB>AC AC>5,AB>AC,点 E E E A B AB AB 上一点,链接 C E CE CE,将 △ B C E \triangle BCE BCE 沿 C E CE CE 折叠,点 B B B 的对应点 B ′ B' B 落在 C A CA CA 的延长线上,展开铺平,过点 A A A A D ⊥ B C AD\perp BC ADBC D D D,若 A D = 3 , ∠ B E C = 13 5 ∘ AD=3,\angle BEC=135^\circ AD=3,BEC=135,求 B E BE BE 的长。

解:过点 E E E E F ⊥ B C EF \perp BC EFBC

∵ A D ⊥ B C \because AD \perp BC ADBC

∴ ∠ B F E = ∠ C F E = ∠ A D C = 9 0 ∘ \therefore \angle BFE = \angle CFE = \angle ADC = 90^\circ BFE=CFE=ADC=90

∵ \because △ A C D \triangle ACD ACD 中, ∠ A D C = 9 0 ∘ \angle ADC = 90^\circ ADC=90 A D = 3 , A C = 4 AD = 3,AC = 4 AD=3,AC=4

∴ A C = A D 2 + C D 2 = 5 \therefore AC = \sqrt{AD^2 + CD^2} = 5 AC=AD2+CD2 =5

∠ A C B = α \angle ACB = \alpha ACB=α,则由折叠, ∠ B C E = 1 2 α \angle BCE = \dfrac{1}{2} \alpha BCE=21α

∴ sin ⁡ α = 3 5 , cos ⁡ α = 4 5 \therefore \sin \alpha = \dfrac{3}{5},\cos \alpha = \dfrac{4}{5} sinα=53,cosα=54

∴ sin ⁡ 1 2 α = 1 − cos ⁡ α 2 = 1 − 4 5 2 = 1 10 \therefore \sin \dfrac{1}{2} \alpha = \sqrt{\dfrac{1 - \cos \alpha}{2}} = \sqrt{\dfrac{1-\dfrac{4}{5}}{2}} = \dfrac{1}{\sqrt{10}} sin21α=21cosα =2154 =10 1

∴ E F E C = 1 10 \therefore \dfrac{EF}{EC} = \dfrac{1}{\sqrt{10}} ECEF=10 1

∵ ∠ E F C = ∠ A D C = 9 0 ∘ \because \angle EFC = \angle ADC = 90^\circ EFC=ADC=90

∴ E F ∥ A D \therefore EF \parallel AD EFAD

∴ ∠ B A C = ∠ B E C = 13 5 ∘ , ∠ B E F = ∠ B A D \therefore \angle BAC = \angle BEC = 135^\circ, \angle BEF = \angle BAD BAC=BEC=135,BEF=BAD

∴ ∠ B A D = 13 5 ∘ − ( 9 0 ∘ − α ) = 4 5 ∘ + α \therefore \angle BAD = 135^\circ - (90^\circ - \alpha) = 45^\circ + \alpha BAD=135(90α)=45+α

∴ ∠ B E F = ∠ B A D = 4 5 ∘ + α \therefore \angle BEF = \angle BAD = 45^\circ + \alpha BEF=BAD=45+α

∴ sin ⁡ ∠ B E F = sin ⁡ ( 4 5 ∘ + α ) = s i n 4 5 ∘ cos ⁡ α + cos ⁡ 4 5 ∘ sin ⁡ α = 2 5 5 \therefore \sin \angle BEF = \sin(45^\circ + \alpha) = sin45^\circ \cos \alpha + \cos 45 ^\circ\sin \alpha = \dfrac{2\sqrt{5}}{5} sinBEF=sin(45+α)=sin45cosα+cos45sinα=525

∴ B F B E = 2 5 5 ( 即 △ B E F 和 △ A B D 为 1 : 2 : 5 的三角形 ) \therefore \dfrac{BF}{BE} = \dfrac{2\sqrt{5}}{5}(即\triangle BEF和\triangle ABD为1:2:\sqrt{5}的三角形) BEBF=525 (BEFABD1:2:5 的三角形)

∴ B D = 2 A D = 6 \therefore BD = 2AD = 6 BD=2AD=6

E F = x , EF = x, EF=x, B F = 2 x , C F = 3 x BF = 2x,CF = 3x BF=2x,CF=3x

∴ B F + C F = B C \therefore BF + CF = BC BF+CF=BC

2 x + 3 x = 10 2x+3x=10 2x+3x=10 解得 x = 2 x=2 x=2

∴ B E = 5 B E = 2 5 \therefore BE = \sqrt{5} BE = 2\sqrt{5} BE=5 BE=25

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