作高:非直角三角形怎么办
讲解
三角函数定义里的「斜边」只在直角三角形中存在。拿到一个普通三角形,直接写 sinA = 对边/斜边是没有意义的——它根本没有斜边。所以这类题的第一步不是算,而是「造」一个直角三角形出来:作高。
从 C 向 AB 作垂线,垂足 D 一落,一个三角形变成两个直角三角形。在左边的 Rt△ACD 里,AC 就是斜边了:高 h = AC·sin∠A,投影 AD = AC·cos∠A。右边那个三角形本来就知道一条边,两边一凑,整个图形就解开了。
把 ∠A 拖到 100° 以上看看:垂足 D 跑到 AB 的延长线上了(图上补了一条灰色虚线)。这时 AD 算出来是负数,取绝对值当长度用就行,两个直角三角形的逻辑一点没变。这就是「钝角三角形的高在形外」,很多人栽在没画延长线上。
- 作高位置:一般从「已知角」的顶点向它的对边作,这样两个直角三角形都能用上已知角
- 设高为 h:两个直角三角形各写一条含 h 的式子,联立即可(这是双点测高、梯形、四边形题的通用套路)
- 面积公式:S = ½ × 底 × 高;用两边夹一角写就是 S = ½·AB·AC·sinA
- 特殊角组合:15° = 45° − 30°,75° = 45° + 30°,105° = 60° + 45°
- 梯形、菱形、正多边形:先作高(或作对角线),再回到直角三角形
一句话总结这一章的方法论:世界上只有一种三角形好算,就是直角三角形;遇到别的,就作高把它变成直角三角形的组合。
现实里能做什么
不规则地块怎么算面积
农村分地、工地算土方,地块常常是任意四边形,没有直角。测量员的做法是拉一条对角线,把四边形分成两个三角形,再在每个三角形里作高量出高——最后按 ½×底×高 累加。如果只知道两边和夹角,连高都不用量,直接用 S = ½ab·sinC 就能算。三角函数在这里不是考试工具,是丈量工具。
知识要点
- 第一步永远是作高:从顶点向对边作垂线,垂足记作 D
- 高 h = 邻边 × sin夹角,投影 AD = 邻边 × cos夹角
- 钝角时垂足落在形外,要补一条延长线,长度取绝对值
- 面积 S = ½·底·高 = ½·AB·AC·sinA(两边夹一角)
- 15° = 45° − 30°,75° = 45° + 30°,都可以通过作高拆开算
典型例题(点击展开题解)
例 1在 △ABC 中,∠B = 45°,∠C = 30°,BC = 10,求 B…
在 △ABC 中,∠B = 45°,∠C = 30°,BC = 10,求 BC 边上的高 AD 和边 AB 的长(精确到 0.01)。
- 作高 AD ⊥ BC,垂足为 D,设 AD = h。
- 在 Rt△ABD 中,∠B = 45°,所以是等腰直角三角形:BD = AD = h
- 在 Rt△ACD 中,∠C = 30°:DC = h ÷ tan30° = √3 h
- BD + DC = BC:h + √3 h = 10
- 解出:h = 10/(1 + √3) = 5(√3 − 1) ≈ 3.66
- 求 AB:在 Rt△ABD 中 AB 是斜边:AB = h ÷ sin45° = h√2 ≈ 5.18
高 AD ≈ 3.66,AB ≈ 5.18。非直角三角形先作高,把两个特殊角分别关进两个直角三角形里,再设同一个高列方程。