在△ABC\triangle ABC中,c=2ac=2a,B=120∘B=120^{\circ},且△ABC\triangle ABC面积为32 \dfrac { \sqrt {3}}{2}. (1)求bb的值; (2)求tan⁡A\tan A的值.

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完整解法

(1)

1. 由三角形面积公式求出 $a$ 和 $c$ 的值

在 △ABC\triangle ABC 中,已知 c=2ac = 2a,B=120∘B = 120^\circ,且面积 S=32S = \dfrac{\sqrt{3}}{2}.
根据三角形面积公式:
S=12acsin⁡BS = \dfrac{1}{2} ac \sin B
代入已知条件得:
32=12⋅a⋅2a⋅sin⁡120∘\dfrac{\sqrt{3}}{2} = \dfrac{1}{2} \cdot a \cdot 2a \cdot \sin 120^\circ
32=a2⋅32\dfrac{\sqrt{3}}{2} = a^2 \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2}
由于 a>0a > 0,解得 a=1a = 1.
由此可得 c=2a=2c = 2a = 2.

2. 利用余弦定理求出 $b$ 的值

由余弦定理得:
b2=a2+c2−2accos⁡Bb^2 = a^2 + c^2 - 2ac \cos B
代入 a=1a = 1,c=2c = 2,B=120∘B = 120^\circ 得:
b2=12+22−2⋅1⋅2⋅cos⁡120∘b^2 = 1^2 + 2^2 - 2 \cdot 1 \cdot 2 \cdot \cos 120^\circ
b2=1+4−4⋅(−12)=7b^2 = 1 + 4 - 4 \cdot \left(-\dfrac{1}{2}\right) = 7
由于 b>0b > 0,因此 b=7b = \sqrt{7}.

答案

b=7b = \sqrt{7}

(2)

1. 利用余弦定理求出 $\cos A$ 的值

由第 (1) 问可知,a=1a = 1,c=2c = 2,b=7b = \sqrt{7}.
根据余弦定理:
cos⁡A=b2+c2−a22bc\cos A = \dfrac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}
代入数据得:
cos⁡A=(7)2+22−122⋅7⋅2=7+4−147=1047=527=5714\cos A = \dfrac{(\sqrt{7})^2 + 2^2 - 1^2}{2 \cdot \sqrt{7} \cdot 2} = \dfrac{7 + 4 - 1}{4\sqrt{7}} = \dfrac{10}{4\sqrt{7}} = \dfrac{5}{2\sqrt{7}} = \dfrac{5\sqrt{7}}{14}.

2. 求出 $\tan A$ 的值

因为 a=1a = 1,b=7b = \sqrt{7},即 a<ba < b,所以 A<BA < B.
又因为 B=120∘B = 120^\circ,所以 AA 为锐角,即 cos⁡A>0\cos A > 0,tan⁡A>0\tan A > 0.
利用同角三角函数的基本关系:
sin⁡A=1−cos⁡2A=1−(527)2=1−2528=328=327\sin A = \sqrt{1 - \cos^2 A} = \sqrt{1 - \left(\dfrac{5}{2\sqrt{7}}\right)^2} = \sqrt{1 - \dfrac{25}{28}} = \sqrt{\dfrac{3}{28}} = \dfrac{\sqrt{3}}{2\sqrt{7}}
因此,tan⁡A=sin⁡Acos⁡A=327527=35\tan A = \dfrac{\sin A}{\cos A} = \dfrac{\dfrac{\sqrt{3}}{2\sqrt{7}}}{\dfrac{5}{2\sqrt{7}}} = \dfrac{\sqrt{3}}{5}

(亦可使用:tan⁡A=1cos⁡2A−1=2825−1=325=35\tan A = \sqrt{\dfrac{1}{\cos^2 A} - 1} = \sqrt{\dfrac{28}{25} - 1} = \sqrt{\dfrac{3}{25}} = \dfrac{\sqrt{3}}{5}.)

答案

tan⁡A=35\tan A = \dfrac{\sqrt{3}}{5}

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