18. 记 \( \triangle ABC \) 的内角 \( A, B, C \) 的对边分别为 \( a, b, c \),分别以 \( a, b, c \) 为边长的三个正三角形的面积依次为 \( S_1, S_2, S_3 \),已知 \( S_1 - S_2 + S_3 = \frac{\sqrt{3}}{2}, \sin B = \frac{1}{3} \).
(1)求 \( \triangle ABC \) 的面积;
(2)若 \( \sin A\sin C = \frac{\sqrt{2}}{3} \),求 \( b \).
由正三角形面积公式,三个正三角形的面积依次为:
代入已知 \( S_1 - S_2 + S_3 = \frac{\sqrt{3}}{2} \):
由余弦定理:
因为 \( a^2 + c^2 - b^2 = 2 > 0 \),说明角 \( B \) 为锐角。
已知 \( \sin B = \frac{1}{3} \),所以:
因此:
由三角形面积公式:
由正弦定理:\( \frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} = 2R \),可得:
两式相乘:
将 \( ac = \frac{3\sqrt{2}}{4} \),\( \sin B = \frac{1}{3} \),\( \sin A\sin C = \frac{\sqrt{2}}{3} \) 代入上式:
两边同除以 \( 3\sqrt{2} \):
因为边长 \( b > 0 \),所以:
正弦余弦定理“面积桥梁与乘积代换”模型:\( ac = \frac{1}{\cos B} \) 与 \( ac = \frac{b^2\sin A\sin C}{\sin^2 B} \) 形成完美的等量闭环,直接联立消元求解边长!
余弦值正负号讨论!已知余弦定理分子等于 2 > 0,直接锁定 \( B \) 为锐角,切不可画蛇添足取负值。
代数消元口算:已知 \( ac = \frac{3\sqrt{2}}{4} \),由正弦定理两式相乘 \( ac = 3\sqrt{2}b^2 \),直接两式一除:\( b^2 = \frac{1}{4} \implies b = \frac{1}{2} \),毫无多余计算!
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