本题导读

本题是一个典型的解三角形实际应用题,考查空间几何建模能力。重点在于将空间方位角、仰角等信息转化为底面平面三角形与侧面直角三角形的边角关系,通过正弦定理和三角函数定义求解。

📌【题干】

Question

(2015年湖北卷(理)) 如图,一辆汽车在一条水平的公路上向正西行驶,到 处时测得公路北侧一山顶 在西偏北 的方向上,行驶 后到达 处,测得此山顶在西偏北 的方向上,仰角为 ,则此山的高度 .

🔍【思路分析】

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  1. 建立几何模型:设山顶 在地面上的投影为 点,则 平面 。题目要求的是 的长度。
  2. 底面三角形分析:在水平面内考虑 。
    • 。
    • 处观察方向西偏北 。
    • 处观察方向西偏北 。
    • 计算 。
  3. 利用正弦定理:在 中,已知一边二角,利用正弦定理求出 的长度。
  4. 侧面直角三角形分析:在 中,已知仰角 和底边 ,利用正切定义 即可得出答案。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

第一步:分析底面 由题意,在地面水平面内,汽车从 向正西行驶到 ,距离 。 处看山底 为西偏北 ,故 。 处看山底 为西偏北 ,由于汽车向西行,则 是 的补角,即 。 在 中,。

第二步:利用正弦定理求 根据正弦定理 :

第三步:在 中求高度 山顶 对 处的仰角为 ,即 。 因为 ,在 中:

答案:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:方位角(西偏北)与三角形内角的转化;仰角的定义;正弦定理的灵活运用。
  • 避坑指南:
    1. 图形维度的区分:一定要分清楚哪些角在水平面上(如 ),哪些角在垂直面上(仰角 )。
    2. 方位角的计算: 处的角 是西偏北方向线的“补角”,容易错写成 。
  • 核心方法:将空间问题转化为多个平面三角形问题,通过公共边(如 )建立联系。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 结论推广: 在测量山高或塔高时,若无法直接到达底部,常采用“两次观测法”,建立两个三角形并利用公共边过渡。
  • 方法推广:
    • 坐标法:若方位角更为复杂,可以建立平面直角坐标系表示 坐标,求出直线交点得到 。
  • 相关知识点: 俯角、坡度、余弦定理、四面体体积。

🔗【关联脉络】

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