该图显示了水平地面上的平行四边形 ABCD,其中 AC 是一条路径。AB = 15 m 且 BC = 8 m。从 A 观测 B 的方位角为 050°。

  1. (a)

    求平行四边形 ABCD 的面积。

    答案 ...m^2

  2. (b)

    求路径 AC 的长度。

    答案 ...m

  3. (c)

    求角 DAC 的度数。

    答案 ...°

  4. (d)

    求从 C 观测 A 的方位角。

    答案 ...°

  5. (e)

    在 B 处竖立了一根垂直电线杆。T 是电线杆的顶部。
    从 A 观测 T 的仰角为 15°。

    求电线杆的高度。

    答案 ...m

  6. (f)

    从 AC 上的任意一点观测 T 的仰角用 θ 表示。
    求 θ 的取值范围。

    答案 ...° ≤ θ ≤ ...°

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完整解法

4(c)

1. Find $\angle BAC$ in $\triangle ABC$ using the sine rule.

From part (b), AC≈21.1AC \approx 21.1 m.

In △ABC\triangle ABC, ∠ABC=180∘−50∘=130∘\angle ABC = 180^\circ - 50^\circ = 130^\circ.

Using the sine rule,
sin⁡∠BACBC=sin⁡130∘AC\frac{\sin \angle BAC}{BC}=\frac{\sin 130^\circ}{AC}
sin⁡∠BAC8=sin⁡130∘21.1\frac{\sin \angle BAC}{8}=\frac{\sin 130^\circ}{21.1}
sin⁡∠BAC=8sin⁡130∘21.1\sin \angle BAC=\frac{8\sin130^\circ}{21.1}
∠BAC≈16.9∘\angle BAC \approx 16.9^\circ

2. Use the bearing angle at $A$ to find $\angle DAC$.

Since the bearing of BB from AA is 050∘050^\circ, and ADAD is parallel to the north direction,
∠DAB=50∘.\angle DAB=50^\circ.

Therefore,
∠DAC=∠DAB−∠BAC\angle DAC=\angle DAB-\angle BAC
=50∘−16.9∘=50^\circ-16.9^\circ
=33.1∘=33.1^\circ

答案

33.1∘33.1^\circ

4(d)

1. Find the reverse bearing from $C$ to $A$.

From part (c), ∠DAC=33.1∘\angle DAC = 33.1^\circ. Since ADAD is in the north direction, the bearing of CC from AA is 033.1∘033.1^\circ.

Therefore the bearing of AA from CC is
033.1∘+180∘=213.1∘.033.1^\circ + 180^\circ = 213.1^\circ.

答案

213.1∘213.1^\circ

4(e)

1. Identify the right-angled triangle and choose the trigonometric ratio.

In right-angled triangle ABTABT, AB=15AB=15 m and ∠BAT=15∘\angle BAT=15^\circ.

Since
tan⁡15∘=BTAB,\tan 15^\circ=\frac{BT}{AB},
we use the tangent ratio.

2. Calculate the height of the pole.

tan⁡15∘=BT15\tan 15^\circ=\frac{BT}{15}
BT=15tan⁡15∘BT=15\tan 15^\circ
BT=4.019…BT=4.019\ldots

So the height of the pole is 4.024.02 m, to 3 significant figures.

答案

4.02 m4.02\text{ m}

4(f)

1. Identify where the minimum angle of elevation occurs.

For any point PP on ACAC,
tan⁡θ=BTBP.\tan \theta=\frac{BT}{BP}.
Since BTBT is fixed, θ\theta is smallest when BPBP is largest.

Along the segment ACAC, the largest distance from BB is at AA, since
BA=15 m,BC=8 m.BA=15\text{ m},\qquad BC=8\text{ m}.
The angle of elevation from AA is given as 15∘15^\circ, so
θmin⁡=15∘.\theta_{\min}=15^\circ.

2. Find the shortest horizontal distance from $B$ to a point on $AC$.

The angle between ABAB and ACAC is
∠BAC=50∘−33.1∘=16.9∘.\angle BAC=50^\circ-33.1^\circ=16.9^\circ.

The shortest distance from BB to ACAC is the perpendicular distance from BB to ACAC.

Using right-angled triangle with hypotenuse ABAB,
shortest distance=15sin⁡16.9∘.\text{shortest distance}=15\sin 16.9^\circ.

3. Use the pole height from the earlier part to find the maximum angle of elevation.

From part (e),
BT=4.02 m.BT=4.02\text{ m}.

Therefore
tan⁡θmax⁡=4.0215sin⁡16.9∘.\tan \theta_{\max}=\frac{4.02}{15\sin 16.9^\circ}.

θmax⁡=tan⁡−1(4.0215sin⁡16.9∘).\theta_{\max}=\tan^{-1}\left(\frac{4.02}{15\sin 16.9^\circ}\right).

θmax⁡=42.7∘ correct to 3 significant figures.\theta_{\max}=42.7^\circ\text{ correct to 3 significant figures}.

4. State the required range of $\theta$.

Hence the range of possible angles of elevation is
15∘≤θ≤42.7∘.15^\circ \leq \theta \leq 42.7^\circ.

答案

15∘≤θ≤42.7∘15^\circ \leq \theta \leq 42.7^\circ

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