若(a+b+c)⋅(b+c−a)=3bc\left( a+b+c \right)\cdot (b+c-a)=3bc,且sin⁡A=2sin⁡Bcos⁡C\sin A=2\sin B\cos C,那么ΔABC\Delta ABC是()()
A. 直角三角形
B. 等边三角形
C. 等腰三角形
D. 等腰直角三角形

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完整解法

1. 由第一个条件利用余弦定理求角 A 的度数

已知 (a+b+c)(b+c−a)=3bc(a+b+c)(b+c-a) = 3bc。
将左式写成 [(b+c)+a][(b+c)−a][(b+c)+a][(b+c)-a] 并利用平方差公式展开:
(b+c)2−a2=3bc(b+c)^2 - a^2 = 3bc
b2+2bc+c2−a2=3bcb^2 + 2bc + c^2 - a^2 = 3bc
b2+c2−a2=bcb^2 + c^2 - a^2 = bc
根据余弦定理 cos⁡A=b2+c2−a22bc\cos A = \dfrac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc},代入上式得:
cos⁡A=bc2bc=12\cos A = \dfrac{bc}{2bc} = \dfrac{1}{2}
因为 A∈(0∘,180∘)A \in (0^\circ, 180^\circ),所以 A=60∘A = 60^\circ。

2. 由第二个条件推导角 B 和角 C 的相等关系

已知 sin⁡A=2sin⁡Bcos⁡C\sin A = 2\sin B\cos C。
在 ΔABC\Delta ABC 中,由 A+B+C=180∘A + B + C = 180^\circ 得 A=180∘−(B+C)A = 180^\circ - (B + C),所以 sin⁡A=sin⁡(B+C)\sin A = \sin(B + C)。
代入已知条件中得:
sin⁡(B+C)=2sin⁡Bcos⁡C\sin(B + C) = 2\sin B\cos C
利用两角和的正弦公式展开左边:
sin⁡Bcos⁡C+cos⁡Bsin⁡C=2sin⁡Bcos⁡C\sin B\cos C + \cos B\sin C = 2\sin B\cos C
cos⁡Bsin⁡C−sin⁡Bcos⁡C=0\cos B\sin C - \sin B\cos C = 0
sin⁡(C−B)=0\sin(C - B) = 0
因为 B,C∈(0∘,180∘)B, C \in (0^\circ, 180^\circ),所以 −180∘<C−B<180∘-180^\circ < C - B < 180^\circ,从而 C−B=0∘C - B = 0^\circ,即 B=CB = C。

3. 结合步骤1和步骤2的结论判定三角形形状

由步骤 1 知 A=60∘A = 60^\circ,由步骤 2 知 B=CB = C。
结合 A+B+C=180∘A + B + C = 180^\circ,可得:
60∘+2B=180∘  ⟹  B=C=60∘60^\circ + 2B = 180^\circ \implies B = C = 60^\circ
因此 ΔABC\Delta ABC 的三个内角均等于 60∘60^\circ,为等边三角形。
故正确选项为 B。

答案

B

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