已知 $\alpha,\beta,\gamma$ 是某三角形的三个内角,给出下列四组数据:
① $\sin \alpha,\sin\beta,\sin\gamma$;② $\sin^2\alpha,\sin^2\beta,\sin^2\gamma$;
③ $\cos^2\dfrac{\alpha}{2},\cos^2\dfrac{\beta}2,\cos^2\dfrac{\gamma}2$;④ $\tan\dfrac{\alpha}{2},\tan\dfrac{\beta}{2},\tan\dfrac{\gamma}2$.分别以每组数据作为三条线段的长,其中一定能构成三角形的数组的序号是
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
①③
【解析】
① 不妨设$$\sin\alpha\leqslant \sin \beta\leqslant\sin \gamma,$$由于$$\begin{split} \sin\alpha+\sin\beta-\sin\gamma&=2\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\left(\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2}-\cos\dfrac{\alpha+\beta}{2}\right)\\&=4\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\sin\dfrac{\alpha}2\sin\dfrac{\beta}2\\&>0.\end{split}$$最小两边和大于最长的第三边,可构成三角形.
② 由于$$\begin{split} &\sin^2\alpha-\sin^2\beta=\sin(\alpha+\beta)\sin(\alpha-\beta)\\
&\sin^2\gamma=\sin(\alpha+\beta)\sin(\alpha+\beta)\end{split}$$以上两式做差可得$$\sin^2\gamma-(\sin^2\alpha-\sin^2\beta)=2\sin(\alpha+\beta)\sin\beta\cos\alpha,$$差值正负不定,与 $\alpha$ 的角度值有关,因此该组数据无法构成三角形.
③ 不妨设$$\cos^2\dfrac{\alpha}{2}\leqslant\cos^2\dfrac{\beta}2\leqslant\cos^2\dfrac{\gamma}2,$$由于$$\cos^2\dfrac{\gamma}2=\sin^2\left(\dfrac{\alpha}{2}+\dfrac{\beta}{2}\right),$$所以$$\begin{split} \cos^2\dfrac{\alpha}{2}+\cos^2\dfrac{\beta}2-\cos^2\dfrac{\gamma}2&=2\cos\dfrac{\alpha}2\cos\dfrac{\beta}{2}\left(\cos\dfrac{\alpha}{2}\cos\dfrac{\beta}2-\sin\dfrac{\alpha}{2}\sin\dfrac{\beta}2\right)\\
&=2\cos\dfrac{\alpha}2\cos\dfrac{\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha+\beta}{2}\\
&>0.\end{split}$$最小两边和大于最长的第三边,可构成三角形.
④ 当 $\alpha \to 0,\beta\to 0,\gamma\to \pi$ 时,显然可见无法构成三角形.
综上所述,可构成三角形的数据只有第 ① 组与第 ③ 组.
题目 答案 解析 备注
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