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图形与几何

勾股定理与锐角三角比

勾股定理、锐角三角比、解直角三角形与实际应用
勾股定理及其逆定理坡度与综合应用解直角三角形锐角三角比
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考点回顾、例题的分步解答和易错点都在讲的那页,看完再回来做题。
锐角三角比
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基础题

第 1 题 基础·解答
(1)直角三角形两直角边分别为 6 和 8,求斜边。
(2)直角三角形斜边为 13,一条直角边为 5,求另一条直角边。
(3)一个直角三角形的两边长分别是 3 和 4,求第三边。
(4)等腰三角形的腰长为 5,底边长为 6,求它的面积。
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【勾股定理】直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方:a² + b² = c²

(1)c² = 6² + 8² = 36 + 64 = 100 → c = 10

(2)另一直角边 b² = 13² - 5² = 169 - 25 = 144 → b = 12

(3)没说哪条是斜边,必须分类讨论:
① 若 3、4 都是直角边:第三边(斜边)= √(9 + 16) = 5
② 若 4 是斜边、3 是直角边:第三边 = √(16 - 9) = √7
(3 不可能是斜边,斜边最长)
所以第三边是 5 或 √7

(4)等腰三角形作底边上的高,高同时也是底边中线
半底 = 3,腰 = 5
高 h = √(5² - 3²) = √16 = 4
面积 = ½ × 6 × 4 = 12

易错提醒:(3)是最经典的陷阱题:题目只说「两边」而没说是不是直角边,漏掉 √7 这一种情况直接扣一半分。看到「两边」两个字就要警觉。

第 2 题 基础·解答
(1)一架 5 米长的梯子斜靠在墙上,梯子底端离墙 3 米。若梯子底端向外滑动 1 米,梯子顶端下滑了多少米?
(2)判断以下列长度为边的三角形是不是直角三角形:
  ① 5、12、13  ② 4、5、6  ③ 1、1、√2
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【(1)先算原来的高度】
h₁ = √(5² - 3²) = √16 = 4(米)

【底端外移后】离墙 3 + 1 = 4 米,梯长不变仍是 5 米
h₂ = √(5² - 4²) = √9 = 3(米)

【下滑距离】
4 - 3 = 1(米)

【(2)勾股定理的逆定理】若最长边的平方等于另两边平方和,则是直角三角形
① 5² + 12² = 25 + 144 = 169 = 13² ✓ 直角三角形
② 4² + 5² = 16 + 25 = 41 ≠ 36 = 6² ✗ 不是
③ 1² + 1² = 2 = (√2)² ✓ (等腰直角三角形)

易错提醒:(1)里「底端外移 1 米」和「顶端下滑 1 米」数值碰巧相等,是这道题的巧合,不是规律 —— 换个数字就不一样了,必须老老实实算两次。(2)里判定前先找出最长的那条边。

第 3 题 基础·解答
在 Rt△ABC 中,∠C = 90°,AC = 3,BC = 4。
求 sinA、cosA、tanA、cotA 的值,并说明 sinA 与 cosB 的关系。
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【先求斜边】AB = √(3² + 4²) = 5

【四个三角比的定义】(都是相对于 ∠A 而言)
sinA = ∠A 的对边 / 斜边 = BC/AB = 4/5
cosA = ∠A 的邻边 / 斜边 = AC/AB = 3/5
tanA = 对边 / 邻边 = BC/AC = 4/3
cotA = 邻边 / 对边 = AC/BC = 3/4

【同角关系】
sin²A + cos²A = 16/25 + 9/25 = 1 ✓
tanA · cotA = 4/3 × 3/4 = 1 ✓
tanA = sinA / cosA = (4/5)/(3/5) = 4/3 ✓

【互余关系】∠A + ∠B = 90°
cosB = BC/AB = 4/5 = sinA
sinA = cosB(一个角的正弦等于它余角的余弦),同理 tanA = cotB

易错提醒:三角比是比值,没有单位,也与三角形大小无关(把三边同时放大 2 倍,sinA 不变)。定对边邻边时要盯住是哪个角,换个角对边邻边就互换了。

中档题

第 4 题 中档·解答
(1)计算:sin30° + cos45° · tan60°
(2)计算:2sin60° - tan45° + cos²30°
(3)在 Rt△ABC 中,∠C = 90°,若 2cosA - √2 = 0,求 ∠A;若 tanB = √3,求 ∠B。
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【特殊角三角比表(务必背熟)】
sin30° = 1/2,sin45° = √2/2,sin60° = √3/2
cos30° = √3/2,cos45° = √2/2,cos60° = 1/2
tan30° = √3/3,tan45° = 1,tan60° = √3

【(1)】
= 1/2 + (√2/2) × √3
= 1/2 + √6/2
= (1 + √6)/2

【(2)】注意 cos²30° 表示 (cos30°)²
= 2 × √3/2 - 1 + (√3/2)²
= √3 - 1 + 3/4
= √3 - 1/4

【(3)由三角比反推角】
2cosA - √2 = 0 → cosA = √2/2 → ∠A = 45°
tanB = √3 → ∠B = 60°

易错提醒:cos²30° 是先取值再平方,不是 cos(30²);另外 sin30° = 1/2 与 sin60° = √3/2 极易记反 —— 记住角越大正弦越大就不会错。

第 5 题 中档·解答
(1)在 Rt△ABC 中,∠C = 90°,∠A = 30°,斜边 AB = 10,求 ∠B 和另外两边。
(2)在 Rt△ABC 中,∠C = 90°,tanA = 3/4,AB = 10,求 AC、BC。
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【(1)已知一角一边】
∠B = 90° - 30° = 60°
BC(∠A 的对边)= AB · sinA = 10 × 1/2 = 5
AC(∠A 的邻边)= AB · cosA = 10 × √3/2 = 5√3

【验算】5² + (5√3)² = 25 + 75 = 100 = 10² ✓

【(2)已知三角比和斜边,用设 k 法】
tanA = BC/AC = 3/4,设 BC = 3k,AC = 4k(k ﹥ 0)
由勾股定理:(3k)² + (4k)² = 10²
25k² = 100 → k² = 4 → k = 2
∴ BC = 6,AC = 8

【验算】tanA = 6/8 = 3/4 ✓;6² + 8² = 100 ✓

易错提醒:边和角的对应关系要盯准:sinA 用的是 ∠A 的对边。已知三角比求边时用设 k 法最稳,直接猜「三边就是 3、4、5」在斜边不是 5 的倍数时会翻车。

第 6 题 中档·填空
小明想测量学校旗杆的高度。他在离旗杆底部 20 米的地方,用测角仪测得旗杆顶端的仰角为 60°,测角仪高 1.5 米。求旗杆的高度(√3 ≈ 1.732,结果精确到 0.1 米)。
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【第一步:画图建模】把实际问题转成直角三角形
设测角仪在 D 处,视线与旗杆交于 A,过 D 作水平线交旗杆于 E。
则 DE = 20(水平距离),∠ADE = 60°(仰角),旗杆下段 BE = 测角仪高 = 1.5。

【第二步:在 Rt△ADE 中求 AE】
tan∠ADE = AE / DE
AE = DE · tan60° = 20 × √3 = 20√3
≈ 20 × 1.732 = 34.64(米)

【第三步:加上测角仪高度】
旗杆高 = AE + BE = 34.64 + 1.5 = 36.14
36.1(米)

【答】旗杆高约 36.1 米。

易错提醒:仰角是视线与水平线的夹角,不是与旗杆的夹角;算完千万别忘了把测角仪(或人眼)的高度加回去 —— 这是应用题最常丢的 1 分。

压轴题

第 7 题 压轴·解答
一段拦水坝的横断面是梯形,坝高 6 米。
(1)迎水坡 AB 的坡度 i = 1 : √3,求坡角 ∠A 和坡面 AB 的长;
(2)背水坡 CD 的坡度 i = 1 : 2.4,求它的水平宽度和坡面长。
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【坡度的定义】坡度 i = 铅垂高度 : 水平宽度 = tan(坡角)
写成 1 : m 的形式时,坡角的正切值就是 1/m。

【(1)】i = 1 : √3 → tanA = 1/√3 = √3/3
∴ 坡角 ∠A = 30°

水平宽度 = 6 × √3 = 6√3(米)
坡面长 AB = √(6² + (6√3)²) = √(36 + 108) = √144 = 12(米)
(也可以用 AB = 坝高 ÷ sin30° = 6 ÷ 0.5 = 12 ✓)

【(2)】i = 1 : 2.4,铅垂高 6 米
水平宽度 = 6 × 2.4 = 14.4(米)
坡面长 CD = √(6² + 14.4²) = √(36 + 207.36) = √243.36 = 15.6(米)

易错提醒:坡度是「垂直 : 水平」,别把两者写反;i = 1 : 2.4 指的是比值不是坡角度数,而且坡度越大坡越陡(1 : 1 比 1 : 2.4 陡)。

第 8 题 压轴·解答
如图,在 △ABC 中,∠B = 45°,∠C = 30°,AD ⊥ BC 于点 D,AD = 6。
求 BC、AB、AC 的长。
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【通法】非直角三角形里出现两个特殊角,就作把它拆成两个直角三角形,公共边(这里是 AD)是连接两边的桥梁。

【在 Rt△ABD 中】∠B = 45°
tanB = AD/BD → BD = AD/tan45° = 6/1 = 6
AB = AD/sin45° = 6 ÷ (√2/2) = 12/√2 = 6√2
(也可以直接用等腰直角三角形:BD = AD = 6,AB = √2 · AD = 6√2)

【在 Rt△ACD 中】∠C = 30°
tanC = AD/DC → DC = AD/tan30° = 6 ÷ (√3/3) = 18/√3 = 6√3
AC = AD/sin30° = 6 ÷ (1/2) = 12

【求 BC】
BC = BD + DC = 6 + 6√3 ≈ 6 + 10.39 = 16.39

【验算】在 Rt△ACD 中:6² + (6√3)² = 36 + 108 = 144 = 12² ✓

易错提醒:这类题不能直接对 △ABC 用三角比 —— 它不是直角三角形。另外要看清高的垂足在 BC 上还是在延长线上(本题两个角都是锐角,垂足在内部,BC = BD + DC;若有钝角就要相减)。

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