在△ABC\triangle ABC中,已知3sin⁡2B=1−cos⁡2B \sqrt {3}\sin 2B=1-\cos 2B. (1)求角BB的值; (2)若BC=2BC=2,A=π4A= \dfrac {π}{4},求△ABC\triangle ABC的面积.

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完整解法

(1)

1. 利用二倍角公式化简三角函数方程

已知等式为 3sin⁡2B=1−cos⁡2B\sqrt{3}\sin 2B=1-\cos 2B.
利用二倍角公式 sin⁡2B=2sin⁡Bcos⁡B\sin 2B=2\sin B\cos B 以及 cos⁡2B=1−2sin⁡2B\cos 2B = 1 - 2\sin^2 B,代入方程得:
23sin⁡Bcos⁡B=2sin⁡2B2\sqrt{3}\sin B\cos B = 2\sin^2 B.

2. 求解方程得到角 $B$ 的值

将上式变形为 2sin⁡B(3cos⁡B−sin⁡B)=02\sin B(\sqrt{3}\cos B - \sin B) = 0.
因为 BB 为三角形的内角,所以 0<B<π0 < B < \pi,从而 sin⁡B>0\sin B > 0.
因此,3cos⁡B−sin⁡B=0\sqrt{3}\cos B - \sin B = 0,即 tan⁡B=3\tan B = \sqrt{3}.
又 0<B<π0 < B < \pi,解得 B=π3B = \dfrac{\pi}{3}.

答案

B=π3B = \dfrac{\pi}{3}

(2)

1. 利用正弦定理求边 $AC$ 的长

在 △ABC\triangle ABC 中,已知 BC=2BC = 2,A=π4A = \dfrac{\pi}{4},由第(1)问知 B=π3B = \dfrac{\pi}{3}.
根据正弦定理 ACsin⁡B=BCsin⁡A\dfrac{AC}{\sin B} = \dfrac{BC}{\sin A},得:
AC=BC⋅sin⁡Bsin⁡A=2⋅sin⁡π3sin⁡π4=2⋅3222=6AC = \dfrac{BC \cdot \sin B}{\sin A} = \dfrac{2 \cdot \sin \dfrac{\pi}{3}}{\sin \dfrac{\pi}{4}} = \dfrac{2 \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2}}{\dfrac{\sqrt{2}}{2}} = \sqrt{6}.

2. 计算 $\sin C$ 的值

在 △ABC\triangle ABC 中,C=π−A−B=π−π4−π3=5π12C = \pi - A - B = \pi - \dfrac{\pi}{4} - \dfrac{\pi}{3} = \dfrac{5\pi}{12}.
根据两角和的正弦公式,有:
sin⁡C=sin⁡5π12=sin⁡(π4+π6)=sin⁡π4cos⁡π6+cos⁡π4sin⁡π6\sin C = \sin \dfrac{5\pi}{12} = \sin\left(\dfrac{\pi}{4} + \dfrac{\pi}{6}\right) = \sin\dfrac{\pi}{4}\cos\dfrac{\pi}{6} + \cos\dfrac{\pi}{4}\sin\dfrac{\pi}{6}
=22⋅32+22⋅12=6+24= \dfrac{\sqrt{2}}{2} \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2} + \dfrac{\sqrt{2}}{2} \cdot \dfrac{1}{2} = \dfrac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}.

3. 利用面积公式求三角形的面积

根据三角形面积公式 S=12AC⋅BCsin⁡CS = \dfrac{1}{2} AC \cdot BC \sin C,代入数据得:
S=12⋅6⋅2⋅6+24=6⋅6+24=6+124=3+32S = \dfrac{1}{2} \cdot \sqrt{6} \cdot 2 \cdot \dfrac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4} = \sqrt{6} \cdot \dfrac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4} = \dfrac{6 + \sqrt{12}}{4} = \dfrac{3+\sqrt{3}}{2}.

答案

S△ABC=3+32S_{\triangle ABC} = \dfrac{3+\sqrt{3}}{2}

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