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文檔簡介

微專題2解三角形

[考情分析]解三角形主要考查一是求邊長、角度、面積等,二是利用三角恒等變換,將三角函數(shù)與三角

形相結(jié)合考查求解最值、范圍等問題,綜合性較強,中等難度.

考點一正弦定理、余弦定理

1.正弦定理:在AA5c中,色二—也二二=2R(R為AA5c的外接圓半徑).

smAsmBsinC

2.余弦定理:在AAB。中,,bz=a1+c1-2accosB,c1-a1-^-b1-labelsC.

3.三角形的面積公式:S=36sinC=%csin8=5csin4

例1(1)(2024.河南省九師聯(lián)盟模擬)在△ABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,若念=1

sinC,a=3,b=2y/2,貝!Jsin5的值為()

sinA+sinB

A.-B.-

25

c.—D.四

23

答案D

解析由高=1高翟力及正弦定理,

得看=1-媼,可得/+C

b2+c2-a2

由余弦定理得COSA二1

2bc~2

又0<A<7l,

所以又a=3,b=2近,

ab

sinAsinB

bsinA_y[6

得sinB=-

a3

(2)(2024?廣州模擬)在△ABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,若c=3,b=2,NA4c的平分線

A。的長為半,則BC邊上的中線A"的長等于()

A.且B”

23

c.姮D”

43

答案A

解析由題意知,ZBAD=ZCAD=a,貝U/5AC=2a,如圖所示,

整理得3sin2a=2V6sina,

即sinoc(3cosa-V6)=0,

又因為sin存0,所以cos。二手,

所以cos2a=2cos2a-l=|,

由AH是8C邊上的中線,

得用專須+宿,

AH2=^(AB+ZC)2

W(AB2+AC2+2AB-AC)

=^b2+c2+2bccos2a)

=^(b2+c2+1bc)

=*2+32+2x3x|)

=l(4+9+4)=y.

所以中線乎.

[規(guī)律方法](1)三角形邊角轉(zhuǎn)化的主要策略

①化邊:通過因式分解、配方等得出邊的相應(yīng)關(guān)系.

②化角:通過三角恒等變換,得出內(nèi)角的關(guān)系.

(2)解決與平面幾何有關(guān)的問題時,要把平面幾何中的一些知識(相似三角形的邊角關(guān)系、平行四邊形的性

質(zhì)等)與正弦、余弦定理有機結(jié)合,才能順利解決問題.

跟蹤演練1(1)(2024?廣州統(tǒng)考)在△ABC中,角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,若除萼,則^

cztanc

ABC的形狀是()

A.等腰三角形

B.直角三角形

C.等腰三角形或直角三角形

D.等腰直角三角形

答案C

解析在△ABC中,由之岑及正弦定理,

"tanC

2sin8

得筆=箍,而sin00,sinB>0,

sm2csine

cosC

整理得sinBcosB=sinCeosC,即sin2B=sin2C,而0<B<n,0<C<n,

則0<2B<2?t,0<2C<2TT,

因此23=2C或2B+2c=兀,

即8=€:或3+。=三,

2

所以△ABC是等腰三角形或直角三角形.

(2)(2024?杭州模擬)若尸為等邊△ABC內(nèi)一點,ZBPC=90°,ZAPC=150°,貝!Jtan/PCA等于()

BT

D.2-V3

解析設(shè)AABC的邊長為2.

如圖,設(shè)NPCA=a,在Rt△尸3c中,PC=BCcos(60°-a)=2sin(a+30°),

4C_PC

在△PCA中由正弦定理得

sinz.APCsin乙PAC

。)

即2_2sin(a+30

sinl50°sin(30°-a)

化為cosi=3百sina,所以tana=—.

9

考點二正弦定理、余弦定理的綜合應(yīng)用

例2在△ABC中,角A,B,C所對的邊分別記為a,b,c,且tanA(cosC+sin3)=cos3-sinC.

⑴證明:A+2B=|;

⑵若a=2,求6+c的取值范圍.

(1)證明因為tanA(cosC+sinB)=cosB-sinC,

所以釜%C+sinB)=cosB-sinC,

HPsinAcosC+sinAsinB=cosAcosB-cosAsinC,

即sinAcosC+cosAsinC=cosAcosB-sinAsinB,

所以sin(A+C)=cos(A+B),

即sin3=sin(]+4+5),

又A£(0,兀),Be(0,兀),

所以B—+A+B或B+-+A+B=TI,

22

即A呷舍)或A+2*,

所以A+23成

⑵解由(1)得A+2B=5,

因為,-二上一工,

sinAsinBsinC

所以j_asinB_2sinB_2sinB_2sinB

sinAsinAsin(/_2B)cos2B'

_asinC_2sinC_2sin(5+B)_2cosB

sinAsinAsin管-2B)cos2B1

l?_2(sinB+cosB)_2(sinB+cosB)_2_V2

?m\iJDu?CQ,Q./TT、,

cos2BcoszB-smzBcosB-smBcos\B+-^]

0<B<

0<B—2B<n,得0<B<=,

{0<]+B<IT,

所以,

442

所以0<COS(B+^)<y,

所以6+c的取值范圍為(2,+oo).

[規(guī)律方法]解三角形中常見的求最值與范圍問題的解題策略

(1)利用余弦定理,找三角形三邊之間的關(guān)系,利用基本不等式將與他相互轉(zhuǎn)化求最值或范圍.

(2)利用正弦定理,將邊化成角的正弦,利用三角恒等變換進行化簡;利用三角函數(shù)的性質(zhì)求最值、范圍.

跟蹤演練2(2024?南充模擬)在①2csinBcosA=b(sinAcosB+cosAsinB);②sin2JB+sin2C+cos2A-

1=sin(A+B)sin(A+C);③也也詈詈吧出著sinA這三個條件中任選一個,補充在下面的橫線中,并解

答問題.

在△A3C中,內(nèi)角A,B,。的對邊分別為①b,c,且滿足.

⑴求A;

(2)若3c的面積為16祗,。為AC的中點,求AD的最小值.

注:如果選擇多個條件分別解答,按第一個解答計分.

解(1)若選擇①:2csinBcosA=b(sinAcos5+cosAsin5),

由正弦定理可得2sinCsinBcosA二sinBsin(A+B)=sinBsinC,

又C£(0,兀),B£(0,兀),故sinC#0,sinB柳,

cos,又Ae(0,兀),故A=^.

若選擇②:sin2B+sin2C+cos2A-l=sin(A+B)sin(A+C),

則si/B+sin2csin2A=sin(A+3)sin(A+0=sinCsinB,由正弦定理可得Z?2+c2-^2=Z?c,

又A£(0,兀),故皙

bsinB+csinC-asinA2..

右選擇③:-----不靛------=V5sinA,

由正弦定理可得二a2=]sinA,

2bc73

再由余弦定理得cosA=4sinA,即tanA=V3,

V3

VAG(0,71),:.A=^.

(2)SAAsc-|c/?sinA=16V3,又A、,.\cb=64,

2

在△AW中,由余弦定理得必二砂十^^始加叱8=H十仁)-2C-1-COS

=c2+---cZ?^2lc2?—--cb=-cb=32,

427422

當(dāng)且僅當(dāng)?shù)?4/時取等號,

."D的最小值為4V2.

考點三解三角形的實際應(yīng)用

解三角形應(yīng)用題的常考類型

(1)實際問題經(jīng)抽象概括后,已知量與未知量全部集中在一個三角形中,可用正弦定理或余弦定理求解.

(2)實際問題經(jīng)抽象概括后,已知量與未知量涉及兩個或兩個以上的三角形,這時需作出這些三角形,先解

夠條件的三角形,然后逐步求解其他三角形,有時需設(shè)出未知量,從幾個三角形中列出方程(組),解方程

(組)得出所要求的解.

例3(1)(2024?臨沂模擬)在同一平面上有相距14千米的A,3兩座炮臺,A在3的正東方向.某次演習(xí)

時,A向西偏北。方向發(fā)射炮彈,3則向東偏北。方向發(fā)射炮彈,其中。為銳角,觀測回報兩炮彈皆命

中18千米外的同一目標(biāo),接著A改向向西偏北£方向發(fā)射炮彈,彈著點為18千米外的點則3炮臺

與彈著點〃的距離為()

A.7千米B.8千米

C.9千米D.10千米

答案D

解析結(jié)合題意作出圖形,AC=BC=18,AB=14,ZCBA=ZCAB=e,ZMAB=^,

在△ABC中,由余弦定理得

八182+142-1827

cos0=-------------=——,

2X18X1418

m、[1+cos。25口6c

因為COS-=-----=—,且COS->o,

22362

所以COS,

26

在△ABM中,由余弦定理得

e5142+182-MB2

cos-二一二------------------------,解得MB=10.

262X14X18

(2)(2024?南京模擬)某中學(xué)校園內(nèi)的紅豆樹已有百年歷史,小明為了測量紅豆樹高度,他選取與紅豆樹

根部C在同一水平面的A,3兩點,在A點測得紅豆樹根部C在北偏西60。的方向上,沿正西方向步行

40米到3處,測得樹根部C在北偏西15。的方向上,樹梢。的仰角為30。,則紅豆樹的高度為()

人.10①米B.20K米

C.—米D.—米

答案D

解析依題意可得如圖圖形,

在△ABC中,ZBAC=90°-60°=30°,ZACB=75°-30°=45°,AB=40,

由正弦定理得BC40

sin30°sin45°

Eg40X^f—

解得BC=T=2M,

2

在RtABCD中,ZCBD=30°,

所以CD=BCtan30°=20V2x^=^,

所以紅豆樹的高度為竽米.

[規(guī)律方法]解三角形實際問題的步驟

[分析H理解題意,分析已知與未知,畫出示意圖)

根據(jù)已知條件與求解目標(biāo),把已知量與求解量

隹西卜盡量集中在有關(guān)的三角形中,建立一個解斜三

角形的模型

[求解H利用正、余弦定理解三角形,求得數(shù)學(xué)模型的解]

檢驗上述所求出的解是否具有實際意義,從而

士R得出實際問題的解________________________

跟蹤演練3(1)如圖所示,在坡度一定的山坡A處測得山頂上一建筑物CD的頂端C對于山坡的斜度

為15。,向山頂前進100m到達3處,又測得C對于山坡的斜度為45。,若CD=50m,山坡對于地平

面的坡度為0,則cos9=.

答案V3-1

解析在AABC中,ZACB=45°-15°=30°,

由正弦定理知BCAB

sinz.BACsinz.ACB

100X^2

ABsinz.BAC

故BC=4

sinz.ACB1

2

=50(V6-V2),

BC_CD

在△BOC中,

sinzBDCsinz.DBC

4^50(V6-A/2)_50

/?sinZBDC=V3-1,

sinz.BDC返

2

即sin(0+9O°)=V3-l,即cos6?=V3-1.

(2)(2024?黃岡模擬)“文翁千載一時珍,醉臥襟花聽暗吟”表達了對李時珍學(xué)識淵博、才華橫溢的贊嘆.

李時珍是湖北省新春縣人,明代著名醫(yī)藥學(xué)家.他歷經(jīng)27個寒暑,三易其稿,完成了192萬字的巨著

《本草綱目》,被后世尊為“藥圣”.為紀(jì)念李時珍,人們在美麗的新春縣獨山修建了一座雕像,如圖

所示.某數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)小組為測量雕像的高度,在地面上選取共線的三點A,B,C,分別測得雕像頂?shù)难鼋?/p>

為60。,45°,30°,且A3=3C=等米,則雕像高為米.

答案20.1

解析如圖所示,設(shè)雕像的高為PO=h,

因為地面上選取共線的三點A,B,C,分別測得雕像頂?shù)难鼋菫?0°,45°,30°,

則。4=弓〃,OB=h,0C=?,其中08為△OAC的中線,

在△0A8中,由余弦定理得。42=OB2+AB2_2OBA8COSNOBA,

在△OBC中,由余弦定理得OCZnO3+BcZ-ZOBBCcosm-NOBA),

兩式相加,可得OA2+OC2=2OB2+AB2+BC2,

fiP(y/I)2+(V3/Z)2=2/?2+2AB2,

解得經(jīng)紀(jì)20.1(米).

2210v7

專題強化練

(分值:90分)

IE素養(yǎng)提升

一、單項選擇題(每小題5分,共30分)

1.(2024.贛州模擬)在△A3C中,AB=y/7,AC=2,C=120°,則sinA等于()

A2B.叵

1414

C5ac3VH

C.L).----------

1414

答案B

解析':AB=y/7,AC=2,C=120°,

,由余弦定理AB2=BC2+AC2-2BCACCOSC可得BC2+2BC-3=0,

解得BC=\或3C=-3(舍去),

由正弦定理可得sinA=^iH£=—.

AB14

2.在△A3C中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,若a-6=2as喏,則△ABC的形狀是()

A.等腰三角形或直角三角形

B.直角三角形

C.等腰三角形

D.等邊三角形

答案B

解析2m

二〃-acosC,

故b=acosC,

由正弦定理得sinB=sinAcosC,

其中sin3=sin(A+C)=sinAcosC+cosAsinC,

即sinAcosC+cosAsinC=sinAcosC,

故cosAsinC=0,

因為C£(0,兀),所以sinC^O,故cosA=0,

因為46(0,兀),所以4=],

所以△ABC的形狀為直角三角形.

3.(2024?西安模擬)在△ABC中,內(nèi)角A,B,C的對邊分別是a,b,c,且△A5C的面積52*士日=上,

64sinB

則sinC等于()

A三B二

46

V13V13

C.-----D.

46

答案C

解析由余弦定理可得公/+c2_2AccosA,

所以Z?2+c2-tz2=2Z?ccosA,

貝ij5=d+c~a=-bccosA.

63

又因為S=|/?csinA,艮IlfcsinA=步ccosA,

所以3sinA=2cosA,顯然cosA>0,又sin2A+cos2A=l,所以cosA備負(fù)值舍去)?

所以S=4^bc,

又因為S=-^--,所以上加=三,

4sinBV134smB

所以旦=j=,

sinBV13sinC'

所以sinC=—.

4

4.(2024?赤峰模擬)為了測量被譽為“阿里之巔”的岡仁波齊山峰的高度,通常采用人工攀登的方式,測量

人員從山腳開始,直到到達山頂.分段測量過程中,已知豎立在8點處的測量覘標(biāo)高20米,攀登者們在A

處測得到覘標(biāo)底點8和頂點C的仰角分別為45。,75°,則A,8的高度差約為()

C

A.7.32米B.7.07米

C.27.32米D.30米

答案A

解析根據(jù)題意畫出如圖的模型,則8c=20,N048=45。,ZOAC=15°,

c

所以NC43=30°,ZACB=15°,

在△ABC中,由正弦定理可得

sinz.CABsinC

可得BCsinC20xsinl5°

sinz.CABsin30°

20xsin(45。-30°)

所以在RtZXAOB中,BO=ABsin45°=(10V6-10V2)Xy=10V3-10-7.32(7K).

5.(2024?全國甲卷)在△ABC中,內(nèi)角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,若B=:b2^34-ac,則sinA+sinC

34

等于()

D等

答案C

解析因為B=^,b'=-ac,

則由正弦定理得sinAsinC=-sin2B=-.

93

由余弦定理可得,

b1=a1+c1-2accosB=a2+c2-ac=^-ac,

根據(jù)正弦定理得

sin2A+sin2C=—sinAsinC=—,

412

所以(sinA+sinC)2=sin2A+sin2C+2sinAsinC=^,

因為A,C為三角形內(nèi)角,則sinA+sinC>0,

貝!]sinA+sinC=,.

6.(2024?聊城模擬)如圖,在平面四邊形ABCD中,AB=AD=2,ZB=2ZD=120°,記△ABC與△ACD的面積

分別為Sl,S2,則S-Si的值為()

A.2

C.1

答案B

ab2+bc2ac2

解析在△A3C中,由余弦定理得cosb=-,即工匕空二”1,

2AB,BC24BC

得BC2-AC2=-2BC-4,

在△ACD中,由余弦定理得

AD2+CD2-AC2

cosD=

2ADCD

□l4+CD2-AC2

即n一二---------

24CD

得CZ>2-AC2=2CD-4,②

又Si=|AB-BCsin120°=yBC,

S2=^ADCDsm60°=yCZ>,

所以S2-SI[CD弓BC】(CD-BC),③

2

由②-①,得CD--BC=2(CD+BQ,由CD+BOO,得CD-BC=2,代入③得S2-SI=V3.

二、多項選擇題(每小題6分,共12分)

7.(2024?蘭州模擬)某學(xué)校開展測量旗桿高度的數(shù)學(xué)建?;顒?,學(xué)生需通過建立模型、實地測量,迭代優(yōu)化

完成此次活動.在以下不同小組設(shè)計的初步方案中,可計算出旗桿高度的方案有()

A.在水平地面上任意尋找兩點A,B,分別測量旗桿頂端的仰角a,p,再測量A,3兩點間距離

B.在旗桿對面找到某建筑物(低于旗桿),測得建筑物的高度為h,在該建筑物底部和頂部分別測得旗桿頂端

的仰角a和£

C.在地面上任意尋找一點4測量旗桿頂端的仰角a,再測量A到旗桿底部的距離

D.在旗桿的正前方A處測得旗桿頂端的仰角a,正對旗桿前行5m到達B處,再次測量旗桿頂端的仰角/3

答案BCD

解析對于A,如果A,8兩點與旗桿底部不在一條直線上時,就不能測量出旗桿的高度,故A不正確;

圖1

對于B,如圖1,在△43。中,由正弦定理求AD,則旗桿的高CD=h+ADsmp,故B正確;

對于C,如圖2,在中,直接利用銳角三角函數(shù)求出旗桿的高OC=ACtana,故C正確;

A

對于D,如圖3,在△ABD中,由正弦定理求AO,則旗桿的高CD=ADsina,故D正確.

8.(2024?鄭州模擬)已知△48C的內(nèi)角AB,C所對的邊分別為a,6,c,若皿,且余力康則

下列結(jié)論正確的是()

A.44BC的三邊a,b,c一定構(gòu)成等差數(shù)列

B.△ABC的三邊a,b,c一定構(gòu)成等比數(shù)列

《△A3C面積的最大值為2g

□.△ABC周長的最大值為6V2

答案BC

111

解析在△ABC中,由---二----1-------

sinBtanAtanC

得sinB(tanA+tanC)=tanAtanC.

所以sin8修+sinAsinC

\C0Si4C0Si4cosC

所以sinB(sinAcosC+cosAsinC)二sinAsinC,

所以sinBsin(A+Q=sinAsinC.

又A+B+C=7T,所以sin(A+C)=sinB,

所以sin2B=sinAsinC.

由正弦定理得b2=ac,即〃",c成等比數(shù)列.

取a=2,c=4適合題意,但此時三邊a,6,c不構(gòu)成等差數(shù)列,A錯誤,B正確;

由心雙及余弦定理得cos2竽竺=:當(dāng)且僅當(dāng)a”時取等號).

2ac2ac2

因為0<B<7T,所以

所以B^—.

0<sin2

又b=2y[2,所以ac=b2=S,

所以△ABC的面積S=^acsinB^|x8Xy=2V3,C正確;

由b1=cr+c1-2accosB及ac=b'=S,

可得8=(a+c)2-2oc-2accosB,

即8=(<2+C)2-16-16COSB,

所以(a+c)2=24+16cosB.

因為,

所以32<m+c)2=24+16cosB<40,4V2^a+c<2V10,

所以6V2a+Z?+c<2V10+2V2,D錯誤.

三、填空題(每小題5分,共10分)

9.(2024.安徽省皖北五校聯(lián)盟聯(lián)考)在銳角AABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,若sinA=f,c=3,

相左=3,則就扁=

答案w

解析因為A,為銳角三角形,sin,所以4=60。,

^AB-AC=cbcosA=3,得6=2,

由余弦定理可得2+/3CCOSA=7,即a母,由正弦定理可得就嬴嘖告字

2

10.(2024?六安模擬)在3c中,內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且gsing^=sinC,若c=7,。是

邊AB的中點,且CDLC8,則CD的長為.

答案子

解析在△ABC中,由A+B+C=n,

.IT—CC

可得sin等=sin----二cos-

22

因為V^sin^^二sinC,

?V3cos-=2sin-cos-,

222

因為0<C<7i,則0<|<^,

所以cos|^0,

故singt",

22

所以,則C專

233

因為。是邊A3的中點,所以S^ADC=S^BCD,

XZACB=—,CDLCB,

3,

所以NOCAW,

6

1TT*1

^-b-CDsm-=-a-CD,故b=2a.

262

由余弦定理得c2=a2+b2-2abco^-=a2+b2+ab=la2,

故c-yHa,因為c=7,所以a=y/7,b=2小.

在RtABCD中,BD=-=-=^-,

222

BC=a=中,

所以CD=y/BD2-BC2=,即CD的長為學(xué).

四、解答題(共28分)

11.(13分X2024.新課標(biāo)全國I)記△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,已知sinC=&cos8,

a2+b2-c2=y/2ab.

⑴求&(5分)

(2)若△人與。的面積為3+百,求c.(8分)

解⑴由余弦定理有/+層C2=2HCOSC,

因為a2-^-b2-c2=V2ab,

所以cosC=Y,

因為C£(0,7i),所以sinC>0,

從而sinC=V1—cos2C=J1—(?)=y-,

又因為sinC=V2cosB,

cosB=2-,

又3£(0,兀),所以B.

(2)由(1)可得B=^,cosC*,Ce(0,71),

從而C=^,sinA=sin(B+C)=sin(]+B)

V3V21V2V6+V2

二一x—i—x一=-------.

22224

方法一由正弦定理有當(dāng)=人,

sin-sin-

34

從而Z?=Y,V2C=YC>

由三角形面積公式可知,

△ABC的面積可表示為S/\ABc=^bc-SinA

1V6V6+V23+V39

=---C-C-----=----C,

2248

由已知AABC的面積為3+V3,

可得過a2=3+75,所以C=2V2.

8

方法二記我為△ABC外接圓的半徑,

由正弦定理得

S^ABc=^ab-sinC=27?2sinAsinBsinC

=2H2迎+魚V3V2

—422

=--7?2=3+V3.

4

所以R=2.

所以c=2R.sinC=2X2X^=2V2.

12.(15分)(2024?濟南模擬)如圖,已知平面四邊形ABC。中,AB=BC=2y[2,CD=2fA£>=4.若A,B,C,D

四點共圓.

B

A<C

D

(1)求AC;(6分)

(2)求四邊形ABCD面積的最大值.(9分)

解⑴在△ABC中,由余弦定理得AC2=AB2+3C2-2AB3CCOSNA3C

=8+8-2x8xcosXABC=16-16cosAABC,

在△ACD中,由余弦定理得AC2=AZ)2+C£)2_2A£).C£)COSNAOC

=16+4-2x8xcosXADC=20-16cosAADC,

因為A,3,C,。四點共圓,所以乙43C+NADC=7r,

因此cosZADC=-cosZABC,

上述兩式相加得2AC2=36,所以AC=3VI(負(fù)值已舍去).

(2)由(1)得16-16cosZABC=20-16cosZADC,

化簡得COSNADC-COS/ABC=L,

4

則cos2ZADC-2COSZADCcosZABC+cos2ZABC=—,①

16

四邊形的面積

ABCDS=2-ABBCsinZABC+-2AD-CDsinZADC

=|x2V2x2V2sinZABC+|x2x4sinXADC

=4(sinZADC+sinZABQ,

整理得sinZADC+sinZABC=-,

4

q2

貝ijsin2/Ar>C+2sinNADCsinNA5C+sin2/A3C=J,②

16

-1IQ2

①②相加得2-2(cosNADCcos/ABC-sin/AOCsin/ABC)=^^,

16

-i_i_c2

即2-2cos(NAOC+NABC)=U,

由于0<NADC<兀,Q<ZABC<n,

當(dāng)且僅當(dāng)NAOC+NA8C=7T時,cos(NADC+NABC)取得最小值-1,

此時四邊形ABCD的面積最大,由空=4,解得S=3V7,

16

故四邊形ABC。面積的最大值為3V7.

IW思維創(chuàng)新

每小題5分,共10分

13.(2024?昆明模擬)早期天文學(xué)家常采用“三角法”測量行星的軌道半徑.假設(shè)一種理想狀態(tài):地球E和某

小行星”繞太陽S在同一平面上的運動軌道均為圓,三個星體的位置如圖所示.地球在瓦位置時,測出/

SE0M=

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