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2025年高考数学上海春-18

  2026-10-10 17:46:33  

(14分)在△$ABC$中,角$A$、$B$、$C$所对的边分别为$a$、$b$、$c$,且$c=5$.
(1)若$\dfrac{a}{4b}=\dfrac{\sin B}{\sin A}$,$C=\dfrac{\pi }{2}$,求$a$;
(2)若$ab=20$,求△$ABC$的面积的最大值.
〖答案〗(1)$2\sqrt{5}$;
(2)$\dfrac{5\sqrt{55}}{4}$.
〖分析〗(1)由$\dfrac{a}{4b}=\dfrac{\sin B}{\sin A}$,结合正弦定理算出$a=2b$,然后根据勾股定理求出边$a$的长;
(2)根据余弦定理与基本不等式,算出$\cos C$的最小值,结合同角三角函数的关系求得$\sin C$的最大值,进而可得△$ABC$的面积的最大值.
〖解答〗解:(1)由$\dfrac{a}{4b}=\dfrac{\sin B}{\sin A}$,根据正弦定理得$\dfrac{a}{4b}=\dfrac{b}{a}$,化简得$a=2b$,
因为$C=\dfrac{\pi }{2}$,$c=5$,所以$a^{2}+b^{2}=c^{2}=25$,即$4b^{2}+b^{2}=25$,解得$b=\sqrt{5}$,$a=2b=2\sqrt{5}$;
(2)根据$ab=20$,$c=5$,由余弦定理得$\cos C=\dfrac{a^{2}+b^{2}-c^{2}}{2ab}=\dfrac{1}{40}(a^{2}+b^{2}-25)\geqslant \dfrac{1}{40}(2ab-25)=\dfrac{3}{8}$,
当且仅当$a=b$时,等号成立.
所以$\cos ^{2}C\geqslant \dfrac{9}{64}$,即$1-\sin ^{2}C\geqslant \dfrac{9}{64}$,可得$\sin ^{2}C\leqslant \dfrac{55}{64}$,结合$\sin C > 0$,解得$\sin C\leqslant \dfrac{\sqrt{55}}{8}$.
因为△$ABC$的面积$S=\dfrac{1}{2}ab\sin C=10\sin C\leqslant 10\times \dfrac{\sqrt{55}}{8}=\dfrac{5\sqrt{55}}{4}$,
所以当$a=b=2\sqrt{5}$时,△$ABC$的面积取得最大值$\dfrac{5\sqrt{55}}{4}$.
〖点评〗本题主要考查正弦定理与余弦定理、三角形的面积公式、运用基本不等式求最值等知识,属于中档题.

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