已知ΔABC\Delta ABC的面积S=a2−(b2+c2)S={{a}^{2}}-({{b}^{2}}+{{c}^{2}}),则cos⁡A\cos A等于()()
A. −4-4
B. 1717\dfrac{\sqrt{17}}{17}
C. ±1717\pm \dfrac{\sqrt{17}}{17}
D. −1717-\dfrac{\sqrt{17}}{17}

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完整解法

1. 利用余弦定理将已知面积公式中的边代换为角

根据余弦定理有:b2+c2−a2=2bccos⁡Ab^2 + c^2 - a^2 = 2bc \cos A,
所以 a2−(b2+c2)=−2bccos⁡Aa^2 - (b^2 + c^2) = -2bc \cos A。
由题意 ΔABC\Delta ABC 的面积 S=a2−(b2+c2)S = a^2 - (b^2 + c^2),可得 S=−2bccos⁡AS = -2bc \cos A。

2. 结合三角形面积公式建立正弦与余弦的关系

利用三角形面积公式 S=12bcsin⁡AS = \dfrac{1}{2}bc \sin A,
代入可得 12bcsin⁡A=−2bccos⁡A\dfrac{1}{2}bc \sin A = -2bc \cos A。
因为 b,c>0b, c > 0,所以消去 bcbc 整理得:sin⁡A=−4cos⁡A\sin A = -4 \cos A。

3. 利用同角三角函数关系式求出余弦值的可能值

根据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\sin A = -4 \cos A 代入,得:
(−4cos⁡A)2+cos⁡2A=1  ⟹  17cos⁡2A=1(-4 \cos A)^2 + \cos^2 A = 1 \implies 17 \cos^2 A = 1,
解得 cos⁡A=±1717\cos A = \pm \dfrac{\sqrt{17}}{17}。

4. 结合三角形内角范围排除不合题意的解

在 ΔABC\Delta ABC 中,内角 A∈(0,π)A \in (0, \pi),所以 sin⁡A>0\sin A > 0。
因为 sin⁡A=−4cos⁡A\sin A = -4 \cos A,所以 cos⁡A<0\cos A < 0。
因此,cos⁡A=−1717\cos A = -\dfrac{\sqrt{17}}{17}。
故选 D。

答案

D

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