在△ABC\triangle ABC中,三内角AA,BB,CC的对边分别为aa,bb,cc,面积为SS,若S+a2=(b+c)2S+a^{2}=(b+c)^{2},则cos⁡A\cos A等于 ___ .

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完整解法

1. 展开已知等式并将面积公式与余弦定理项显式化

由已知等式 S+a2=(b+c)2S + a^2 = (b+c)^2,展开右边可得:
S+a2=b2+c2+2bcS + a^2 = b^2 + c^2 + 2bc
移项得:
S=b2+c2−a2+2bcS = b^2 + c^2 - a^2 + 2bc

2. 引入余弦定理和三角形面积公式建立关于角 $A$ 的方程

由余弦定理知 b2+c2−a2=2bccos⁡Ab^2 + c^2 - a^2 = 2bc\cos A,
由三角形面积公式知 S=12bcsin⁡AS = \frac{1}{2}bc\sin A。
代入步骤 1 的等式中,得:
12bcsin⁡A=2bccos⁡A+2bc\frac{1}{2}bc\sin A = 2bc\cos A + 2bc

3. 消去公共系数简化关于 $\sin A$ 和 $\cos A$ 的关系式

因为在 △ABC\triangle ABC 中,边长 b,c>0b, c > 0,所以 bc≠0bc \neq 0。
两边同除以 bcbc 得:
12sin⁡A=2cos⁡A+2\frac{1}{2}\sin A = 2\cos A + 2
变形为:
sin⁡A=4cos⁡A+4\sin A = 4\cos A + 4

4. 利用同角三角函数平方关系消去 $\sin A$,转化为关于 $\cos A$ 的一元二次方程

利用同角三角函数关系式 sin⁡2A+cos⁡2A=1\sin^2 A + \cos^2 A = 1,将 sin⁡A=4cos⁡A+4\sin A = 4\cos A + 4 代入,得:
(4cos⁡A+4)2+cos⁡2A=1(4\cos A + 4)^2 + \cos^2 A = 1
展开整理得:
16cos⁡2A+32cos⁡A+16+cos⁡2A=116\cos^2 A + 32\cos A + 16 + \cos^2 A = 1
17cos⁡2A+32cos⁡A+15=017\cos^2 A + 32\cos A + 15 = 0

5. 解一元二次方程并根据三角形中内角的范围进行合理舍项

对方程 17cos⁡2A+32cos⁡A+15=017\cos^2 A + 32\cos A + 15 = 0 进行因式分解,得:
(17cos⁡A+15)(cos⁡A+1)=0(17\cos A + 15)(\cos A + 1) = 0
解得 cos⁡A=−1517\cos A = -\frac{15}{17} 或 cos⁡A=−1\cos A = -1。
因为 AA 是 △ABC\triangle ABC 的内角,所以 0<A<π0 < A < \pi,从而 cos⁡A∈(−1,1)\cos A \in (-1, 1)。
故 cos⁡A=−1\cos A = -1 不合题意,舍去。
因此,cos⁡A=−1517\cos A = -\frac{15}{17}。

答案

-\frac{15}{17}

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