1714

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已知锐角三角形 ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c, 且 a2+b2+c2=4ab.

  1. 求角 C 的取值范围;
  2. 证明: cos(AB)=cos2C+2cosC2cosC2;
  3. 1tan2A+1tan2B+3tan2C 的取值范围.
解答

  1. 首先 C(0,π2). 不妨设 ab. 则在锐角三角形中 b2+c2>a2, 也即 4aba2>a2, 解得 a<2b. 所以 1ba<2. 这样根据余弦定理 (1)cosC=a2+b2c22ab=ab+ba2[0,12). 这样 C(π3,π2).
  2. 证明 根据 (1) 和正弦定理 (2)cosC+2=sin2A+sin2BsinAsinB=2cos2Acos2Bcos(AB)cos(A+B)=22cos(A+B)cos(AB)cos(AB)cos(A+B)=2+2cosCcos(AB)cos(AB)+cosC, 解得 (3)cos(AB)=cos2C+2cosC2cosC2.
  3. 1tan2A+1tan2B=1sin2A+1sin2B2=sin2A+sin2Bsin2Asin2B2=(1)cosC+2sinAsinB2=2(cosC+2)cos(AB)cos(A+B)2=(2)2(cosC+2)cos2C+2cosC2cosC2+cosC2=cos2C4cos2C12=1+3sin2C, 于是1tan2A+1tan2B+3tan2C=6sin2C4(2,4).