Question

如圖，2012年春節(jié)，攝影愛好者S在某公園A處，發(fā)現(xiàn)正前方B處有一立柱，測(cè)得立柱頂端O的仰角和立柱底部B的俯角均為30°，已知S的身高約為

3

米（將眼睛距地面的距離按

3

米處理）
（1）求攝影者到立柱的水平距離和立柱的高度；
（2）立柱的頂端有一長(zhǎng)2米的彩桿MN繞中點(diǎn)O在S與立柱所在的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)．?dāng)z影者有一視角范圍為60°的鏡頭，在彩桿轉(zhuǎn)動(dòng)的任意時(shí)刻，攝影者是否都可以將彩桿全部攝入畫面？說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（1）攝影者眼部記為點(diǎn)S，作SC⊥OB于C，則有∠CSB=30°，∠ASB=60°．SA=

3

，在Rt△SAB中，由三角函數(shù)的定義可求AB；再由SC=3，∠CSO=30°，在Rt△SCO中由三角函數(shù)的定義可求OC，進(jìn)而可求OB
（2）以O(shè)為原點(diǎn)，以水平方向向右為x軸正方向建立平面直角坐標(biāo)系．設(shè)M（cosα，sinα），α∈[0，2π），則N（-cosα，-sinα），由（Ⅰ）知S（3，-

3

），利用向量的數(shù)量積的坐標(biāo)表示可求cos∠MSN=

SM • SN

| SM |•| SN |

∈[

11

13

，1]，結(jié)合余弦函數(shù)的性質(zhì)可求答案．

解答：解：（1）如圖，不妨將攝影者眼部記為點(diǎn)S，作SC⊥OB于C，
依題意∠CSB=30°，∠ASB=60°．
又SA=

3

，故在Rt△SAB中，可求得BA=

SA

tan30°

=3，
即攝影者到立柱的水平距離為3米．…（3分）
由SC=3，∠CSO=30°，在Rt△SCO中OC=SC•tan30°=

3

，
又BC=SA=

3

，故OB=2

3

，即立柱的高度為2

3

米．…（6分）
（2）如圖，以O(shè)為原點(diǎn)，以水平方向向右為x軸正方向建立平面直角坐
標(biāo)系．設(shè)M（cosα，sinα），α∈[0，2π），
則N（-cosα，-sinα），由（Ⅰ）知S（3，-

3

）．…（8分）
故

SM

=（cosα-3，sinα+

3

），

SN

=（-cosα-3，-sinα+

3

），
∴

SM

•

SN

=（cosα-3）（-cosα-3）+（sinα-

3

）（-sinα-

3

）=11（10分）
|

SM

|•|

SN

|=

(cosθ-3)2+(sinθ+ 3 )2

×

(-cosθ-3)2+(-sinθ+ 3 )2

=

13-(6cosθ -2 3 sinθ)

×

13+(6cosθ -2 3 sinθ)

=

169-[4 3 cos(θ + π 6 ) ]2

=

169-48cos2(θ + π 6 )

由α∈[0，2π）知|

SM

|•|

SN

|∈[11，13]…（12分）
所以cos∠MSN=

SM • SN

| SM |•| SN |

∈[

11

13

，1]，
∴∠MSN＜60°恒成立
故在彩桿轉(zhuǎn)動(dòng)的任意時(shí)刻，攝影者都可以將彩桿全部攝入畫面

點(diǎn)評(píng)：本題考查的是解三角形的應(yīng)用，解題的 關(guān)鍵是準(zhǔn)確理解基本概念：仰角俯角問(wèn)題，熟知銳角三角函數(shù)的定義及正弦、余弦定理．