1. 由已知等式利用余弦定理和三角形面积公式求出角 $A$ 的大小
因为 △ABC 的面积为 S=21bcsinA,
由余弦定理得 b2+c2−a2=2bccosA.
将它们代入已知条件 4S+a2=b2+c2,即 4S=b2+c2−a2,得:
4×21bcsinA=2bccosA
化简可得:
2bcsinA=2bccosA
因为 b,c>0,所以可以约去 2bc,得:
sinA=cosA
即 tanA=1.
因为 A 为三角形的内角,即 A∈(0,π),所以 A=4π.
2. 利用三角形内角和定理消去变量 $B$,将待求代数式转化为关于角 $C$ 的一元表达式
由 A=4π 可得 B+C=π−A=43π,即 B=43π−C.
代入待求最值的代数式 sinC−cos(B+4π) 中,得到:
sinC−cos(43π−C+4π)=sinC−cos(π−C)
3. 借助诱导公式和辅助角公式将表达式化简为单一的三角函数形式
利用诱导公式 cos(π−C)=−cosC,原式可化为:
sinC+cosC
利用辅助角公式化简得:
2sin(C+4π)
4. 分析角 $C$ 的取值范围,求出正弦函数取得最大值时角 $C$ 的值
因为 B=43π−C>0 且 C>0,所以 0<C<43π.
从而可得 4π<C+4π<π.
当且仅当 C+4π=2π,即 C=4π 时,\sin\left(C+\dfrac{\pi}{4}
ight) 取得最大值 1,此时原代数式取得最大值 2.
因此,原式取最大值时 C=4π.