1999 AMC 12 第 27 题

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27.

在三角形 ABCABC 中,3sin⁡A+4cos⁡B=63\sin A + 4\cos B = 6,且 4sin⁡B+3cos⁡A=14\sin B + 3\cos A = 1。则 ∠C\angle C 的度数为
In triangle ABC,ABC, 3sin⁡A+4cos⁡B=63\sin A + 4\cos B = 6 and 4sin⁡B+3cos⁡A=1.4\sin B + 3\cos A = 1. Then ∠C\angle C in degrees is
3030
6060
9090
120120
150150
答案:A
知识点:三角恒等式方程组
小提示:
将两个方程分别平方后相加。
Square both equations and add them
大提示:
使用 sin⁡2+cos⁡2=1\sin^2 + \cos^2 = 1 得到 sin⁡(A+B)\sin(A + B),再排除一种情况。
Use sin⁡2+cos⁡2=1\sin^2 + \cos^2 = 1 to get sin⁡(A+B),\sin(A + B), then rule out one case
解答:
将两个方程平方后相加:9+16+24(sin⁡Acos⁡B+cos⁡Asin⁡B)=37, \begin{aligned} &9 + 16 \\ &\quad {}+ 24\small(\sin A \cos B + \cos A \sin B) \\ &\quad = 37\text{,} \end{aligned} 因此 24sin⁡(A+B)=1224\sin(A + B) = 12,所以 sin⁡(A+B)=12\sin(A + B) = \tfrac12。
因为第三个内角与前两个内角之和互补,所以 sin⁡C=sin⁡(A+B)=12\sin C = \sin(A + B) = \tfrac12,即 ∠C=30∘\angle C = 30^\circ 或 150∘150^\circ。若 ∠C=150∘\angle C = 150^\circ,则 A<30∘A \lt 30^\circ,会使 3sin⁡A+4cos⁡B<63\sin A + 4\cos B \lt 6,产生矛盾。因此 ∠C=30∘\angle C = 30^\circ。
所以正确答案是 A。
Squaring both equations and adding gives 9+16+24(sin⁡Acos⁡B+cos⁡Asin⁡B)=37, \begin{aligned} &9 + 16 \\ &\quad {}+ 24\small(\sin A \cos B + \cos A \sin B) \\ &\quad = 37, \end{aligned} so 24sin⁡(A+B)=1224\sin(A + B) = 12 and sin⁡(A+B)=12.\sin(A + B) = \tfrac12.
Then sin⁡C=sin⁡(A+B)=12,\sin C = \sin(A + B) = \tfrac12, so ∠C=30∘\angle C = 30^\circ or 150∘.150^\circ. If ∠C=150∘,\angle C = 150^\circ, then A<30∘,A \lt 30^\circ, making 3sin⁡A+4cos⁡B<6,3\sin A + 4\cos B \lt 6, a contradiction. Hence ∠C=30∘.\angle C = 30^\circ.
Thus, the correct answer is A.
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