师:同学们好,今天我们来学习北师大版数学九年级下第一单元第五节——三角函数的应用。我们来看学习目标:经历探索船是否有触礁危险的过程,进一步体会三角函数在解决问题过程中的应用;能够把实际问题转化为数学问题;能够借助计算器进行有关三角函数的计算;能够对结果的意义进行说明。
首先,我们要回顾直角三角形边与角之间的关系。
直角三角形三边的关系——勾股定理:如图,(a)的平方加(b)的平方等于(c)的平方。
直角三角形两锐角的关系:两锐角互余,如图,(\angle A)加(\angle B)等于(90)度。
直角三角形边与角之间的关系——锐角三角函数。
如图,(\sin A)等于(\angle A)的对边比上斜边,即(\frac{a}{c});(\sin B)等于(\angle B)的对边比上斜边,即(\frac{b}{c})。(\cos A)等于(\angle A)的邻边比上斜边,即(\frac{b}{c});(\cos B)等于(\angle B)的邻边比上斜边,即(\frac{a}{c})。(\tan A)等于(\angle A)的对边比上(\angle A)的邻边,即(\frac{a}{b});(\tan B)等于(\angle B)的对边比上(\angle B)的邻边,即(\frac{b}{a})。这里我们特别要关注特殊角(30)度、(45)度、(60)度角的三角函数值。
接下来看探究一——船有无触礁的危险。
如图,海中有一个小岛(A),该岛四周(10)海里内有暗礁。今有货轮由西向东航行,开始在(A)岛南偏西(55)度的(B)处,往东行驶(20)海里后,到达该岛的南偏西(25)度的(C)处,之后货轮继续向东航行。同学们,你们认为货轮继续向东航行的途中会有触礁的危险吗?你们是怎么想的?与同伴进行交流。
这里要回顾方位角的知识,以正南或正北方向为准,正南或正北方向线与目标方向线所构成的小于(90)度的角叫做方位角。如图,(OA)是北偏东(30)度,(OB)是南偏西(45)度。
这一题给出了图形语言,根据题意,它的文字语言有以下四点:一、该岛四周(10)海里内有暗礁;二、货轮开始在(A)岛南偏西(55)度的(B)处;三、往东行驶(20)海里后,到达该岛的南偏西(25)度的(C)处;四、货轮继续往东航行途中会有触礁的危险吗?
这一题判断货轮继续向东航行是否安全,取决于小岛(A)到(BD)航线的距离是否大于(10)海里。如图,也就是求出(AD)是否大于(10)海里。(AD)在直角三角形(ABD)中,(AD)也在直角三角形(ACD)中。
根据三角函数,在直角三角形(ABD)中,(\tan55^{\circ}=\frac{BD}{AD}),那么(BD = AD\times\tan55^{\circ})。在直角三角形(ACD)中,(\tan25^{\circ}=\frac{CD}{AD}),(CD = \tan25^{\circ}\times AD)。这里我们知道(BC = BD - CD = 20)海里,所以我们可以根据方程的方法求出(BD)、(CD)还有(AD)的值。
解题过程:
解:由点(A)作(AD)垂直(BC),交(BC)的延长线于点(D)。设(AD)为(x)海里。
在直角三角形(ACD)中,(CD = AD\times\tan\angle CAD = x\times\tan25^{\circ})。
在直角三角形(ABD)中,(BD = AD\times\tan\angle BAD = x\times\tan55^{\circ})。
由(BC = BD - CD)得到(BC = x\times\tan55^{\circ}-x\times\tan25^{\circ}=20)。
解这个方程,所以(x = \frac{20}{\tan55^{\circ}-\tan25^{\circ}})。
用计算器可以计算出(\tan55^{\circ}\approx1.4281),(\tan25^{\circ}\approx0.4663),所以(x\approx20.67)海里。
因为(20.67\gt10),所以没有触礁的危险。
这一题的做法是根据题意画出几何图形,构造直角三角形,灵活运用三角函数的有关知识解决问题。
探究二——古塔究竟有多高?
如图,小明想测量塔(CD)的高度。他在(A)处仰望塔顶,测得仰角为(30)度,在往塔的方向前进(50)米至(B)处,测得仰角为(60)度,那么该塔有多高?
这里小明的身高忽略不计,结果要精确到(1)米。同学们,现在你们能完成这个任务吗?请与同伴交流,你们是怎么想的?准备怎么去做?
这里我们需要学习仰角与俯角的知识。当我们进行测量时,在同一竖直平面内,在视线与水平线所构成的角中,视线在水平线上方的角叫做仰角,在水平线下方的角叫做俯角。
根据题意画出以下图形语言,构造出两个直角三角形(ACD)和直角三角形(BCD)。我们会发现这一题和我们的探究一非常相似,那么我们是否可以利用探究一去解决这个问题呢?
看文字语言:在(A)处仰望塔顶,测得仰角为(30)度,也就是说(\angle DAC = 30)度;再往塔的方向前进(50)米至(B)处,测得仰角为(60)度,也就是(AB = 50)米,(\angle DBC = 60)度;该塔有多高,也就是要求出(DC)的长度。小明的身高忽略不计,结果精确到(1)米。
我们发现这一题和探究一图形是一样的,只是已知的角度发生了变化。那么我们仍然可以用三角函数解决这个问题。
(DC)在直角三角形(ACD)中,(\tan30^{\circ}=\frac{DC}{AC}),(AC)也就等于(\frac{DC}{\tan30^{\circ}})。(DC)在直角三角形(BCD)中,(\tan60^{\circ}=\frac{DC}{BC}),所以(BC)就等于(\frac{DC}{\tan60^{\circ}})。
