问题探索建议先讲授“余弦定理”再讲授“正弦定理”

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  [摘 要] 现在及以前的高中数学教材中都是先讲正弦定理再讲余弦定理. 事实上,余弦定理比正弦定理的教学要简洁得多,在解决“边边角”问题时,用余弦定理比用正弦定理往往也要简洁得多. 我们在学习知识时,应遵从“从简单到复杂”的基本规律,所以建议先讲授余弦定理再讲授正弦定理.
  [关键词] 正弦定理;余弦定理;解三角形;教学规律
  普通高中课程标准实验教科书《数学5·必修·A版》(人民教育出版社,2007年第3版)(以下简称《必修5》)第2~4页讲述了“正弦定理”,接着在第5~10页讲述了“余弦定理”.
  《必修5》是这样引入和讲授正弦定理的:
  在△ABC中,设BC=a,CA=b,AB=c.
  先由直角△ABC中,可不妨设C=90°,由边角关系可得==①.
  在锐角△ABC中,如图1所示,可得AB边上的高CD=asinB=bsinA,所以=.
  进而可得①式在锐角△ABC中也是成立的.
  在钝角△ABC中,可不妨设C>90°,如图2所示,设AC边上的高为BD. 可得BD=asin(π-∠BCA)=asin∠BCA,BD=csinA,所以=.
  进而可得①式在钝角△ABC中也是成立的.
  所以在任意的△ABC中,均有①式成立.①式就是正弦定理.
  用正弦定理解三角形,可以解决“角角边”“角边角”“边边角”这三类问题,其中困难的问题是“边边角”问题(已知三角形的两边和其中一边的对角解三角形),这类问题也是所有解三角形中最困难的问题,因为它面临多解的判断.
  《必修5》第4页的例2就是“边边角”问题,解法是用计算器近似求解的. 如果不用计算器求解(而考试时都不能使用计算器),确实难度很大.
  例:在△ABC中,a=8,b=7,B=60°,求c.
  解:由正弦定理==,可得==. 可得sinA=.
  (1)当A是锐角时,满足A B<180°,即此时满足题意.
  可得cosA=,sin(A 60°)=· ·=,再得c=5.
  (2)当A是钝角时,可得sinA>sin120°
  即>
  ,所以钝角A<120°,满足A B<180°,即此时也满足题意.
  可得cosA=-,sin(A 60°)=·-·=,再得c=3.
  所以c=3或5.
  《必修5》是这样引入和讲授余弦定理的:
  在△ABC中,若a,b,C确定,则由三角形全等的判定公理“边角边”可知,△ABC的大小和形状都是确定的,所以c的大小也是确定的.那么,如何确定c的大小呢?
  接下来,用向量方法可以简洁证得余弦定理:将向量等式=-两边平方即可得余弦定理a2=b2 c2-2bccosA.
  接下来,易得其推论cosA=.
  分别直接用余弦定理及其推论,可以解决“边角边”“边边边”这两类解三角形问题.
  实际上,用余弦定理解“边边角”问题也很简洁:
  例的另解:由余弦定理b2=c2 a2-2accosB,可得49=c2 64-8c,得c=3或5.
  比较以上例题的两种解法可知,用余弦定理的解法比用正弦定理的解法简洁得多.
  教师在讲授正弦定理时,总是要讲述下面的两个伴随结论:
  (1)S△ABC=absinC(见《必修5》第16页例7上方的论述);
  (2)===2R(R是△ABC的外接圆半径)(见《必修5》第10页B组第1题).
  所以教师在讲授及学生学习正弦定理时,一定比余弦定理的难度大很多. 我们在学习知识时,应遵循“从简单到复杂”的基本规律,所以建议先讲授余弦定理再讲授正弦定理. 教材编排时也应注意这一点,不能说普通高中课程标准实验教科书《数学4·必修·A版》(人民教育出版社,2007年第2版)(以下简称《必修4》)第12页先介绍正弦后介绍余弦,我们在解三角形时就先学习正弦定理后学习余弦定理.
  另外,由《必修4》第12页的叙述可知,正弦、余弦、正切都是三角函数. 由此可知,“三角函数”与“三角函数值”是有区别的(前者是“函数”,而后者是“函数值”),所以“正弦”与“正弦值”,“余弦”与“余弦值”,“正切”与“正切值”也都是有区别的. 比如,我们应当说“30°的正弦值”,不能说“30°的正弦”;可以说“任意角的三角函数”,也可以说“任意角的三角函数值”,但两者的意义不一样:任意角的正弦的值域是[-1,1],任意角的正弦值在闭区间[-1,1]上.
  “正弦函数”“余弦函数”“正切函数”应分别改为“正弦”“余弦”“正切”,因为“正弦”“余弦”“正切”本身就是函数,所以“正弦函数”“余弦函数”“正切函数”均是重复的说法,也是错误的!
  所以正弦定理、余弦定理的说法都是错误的,应分别改为正弦值定理、余弦值定理.
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