已知aa,bb,cc是△ABC\triangle ABC中角AA,BB,CC的对边,SS是△ABC\triangle ABC的面积.若a2+c2=b2+aca^{2}+c^{2}=b^{2}+ac, ((Ⅰ))求角BB; ((Ⅱ))若b=2b=2,S=3S= \sqrt {3},判断三角形形状.

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完整解法

(Ⅰ)

1. 利用余弦定理求出 $\cos B$ 的值

在 △ABC\triangle ABC 中,因为 a2+c2=b2+aca^2+c^2=b^2+ac,可得 a2+c2−b2=aca^2+c^2-b^2=ac。
由余弦定理得:
cos⁡B=a2+c2−b22ac=ac2ac=12\cos B = \frac{a^2+c^2-b^2}{2ac} = \frac{ac}{2ac} = \frac{1}{2}

2. 根据余弦值求出角 $B$ 的大小

因为 B∈(0,180∘)B \in (0, 180^{\circ}),且 cos⁡B=12\cos B = \frac{1}{2},
所以 B=60∘B = 60^{\circ}。

答案

B=60∘B = 60^{\circ}

(Ⅱ)

1. 利用三角形面积公式求出 $ac$ 的值

由第(Ⅰ)问可知 B=60∘B = 60^{\circ}。
因为 S=12acsin⁡B=3S = \frac{1}{2}ac \sin B = \sqrt{3},
所以 12acsin⁡60∘=3\frac{1}{2}ac \sin 60^{\circ} = \sqrt{3},
即 34ac=3\frac{\sqrt{3}}{4}ac = \sqrt{3},
解得 ac=4ac = 4。

2. 代入已知边长求出 $a^2+c^2$ 的值

因为 b=2b=2,且由第(Ⅰ)问可知 a2+c2−b2=aca^2+c^2-b^2=ac,
将 b=2b=2,ac=4ac=4 代入上式得:
a2+c2−4=4a^2+c^2-4=4,即 a2+c2=8a^2+c^2=8。

3. 求出 $a$ 和 $c$ 的值,并判定三角形形状

因为 a2+c2=8a^2+c^2=8 且 ac=4ac=4,
所以 a2+c2−2ac=8−2×4=0a^2+c^2-2ac = 8 - 2 \times 4 = 0,即 (a−c)2=0(a-c)^2=0,
由此可得 a=ca=c。
因为 ac=4ac=4,且边长 a>0a > 0,所以 a=c=2a=c=2。
又因为 b=2b=2,所以 a=b=c=2a=b=c=2。
故 △ABC\triangle ABC 为等边三角形。

答案

等边三角形

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