1. 设出三角形的三边长与对应的最小角、最大角
设该三角形的三边长分别为 n−1,n,n+1(其中 n≥2 且 n∈N∗)。
根据大边对大角,小边对小角,设最小边 a=n−1 对应的最小角为 α,最大边 c=n+1 对应的最大角为 2α。
2. 利用正弦定理和二倍角公式建立 $\cos\alpha$ 与 $n$ 的关系式一
根据正弦定理有:
sinαa=sin2αc⟹sinαn−1=sin2αn+1
利用二倍角公式 sin2α=2sinαcosα,代入上式得:
sinαn−1=2sinαcosαn+1
由于 sinα=0,约去 sinα 得:
cosα=2(n−1)n+1①
3. 利用余弦定理建立 $\cos\alpha$ 与 $n$ 的关系式二
在三角形中,由余弦定理,最小角 α 满足:
cosα=2bcb2+c2−a2=2n(n+1)n2+(n+1)2−(n−1)2
分子化简为:
n2+(n2+2n+1)−(n2−2n+1)=n2+4n=n(n+4)
因此:
cosα=2n(n+1)n(n+4)=2(n+1)n+4②
4. 联立两个关系式求解 $n$
由 ① 和 ② 相等得:
2(n−1)n+1=2(n+1)n+4
去分母得:
(n+1)2=(n−1)(n+4)
展开并化简:
n2+2n+1=n2+3n−4⟹n=5
5. 计算最小角的余弦值并选择正确选项
将 n=5 代入 ① 式(或 ② 式)中得:
cosα=2(5−1)5+1=86=43
因此,最小角的余弦值为 43。
对应选项 B。