这道题目是关于三角形的计算问题。我们来逐步解答。
∠A+∠B+∠C=π
已知 ∠C=3π,所以:
∠A+∠B+3π=π
由此可得:
∠A+∠B=π−3π=32π
即:
∠B=32π−∠A
2π<∠A<π
在 △ABC 中,BC=a=6,∠C=3π,设:
根据余弦定理,在 △ABC 中:
c2=a2+b2−2abcosC
代入 a=6 和 cosC=cos3π=21:
c2=62+b2−2⋅6⋅b⋅21
c2=36+b2−6b
即:
c^2 = b^2 - 6b + 36 \tag{1}
我们知道:
∠B=32π−∠A
由于 sin(π−x)=sinx,因此:
sinB=sin(32π−∠A)
利用差角公式:
sin(32π−∠A)=sin32πcos∠A−cos32πsin∠A
其中:
sin32π=sin(π−3π)=sin3π=23
cos32π=cos(π−3π)=−cos3π=−21
因此:
sinB=23cos∠A−(−21)sin∠A
sinB=23cos∠A+21sin∠A
题目中提到“且钝角 ∠A 的余弦值是方程 3x2−2x−1=0 的根”。
解这个二次方程:
3x2−2x−1=0
使用求根公式 x=2a−b±b2−4ac,其中 a=3,b=−2,c=−1:
x=2⋅3−(−2)±(−2)2−4⋅3⋅(−1)
x=62±4+12
x=62±16
x=62±4
得到两个解:
x1=62+4=1,x2=62−4=−31
因为 ∠A 是钝角,所以 cos∠A<0。因此:
cos∠A=−31
因为 ∠A 是钝角,且 cos∠A=−31,利用三角函数的平方关系:
sin2∠A+cos2∠A=1
代入 cos∠A=−31:
sin2∠A+(−31)2=1
sin2∠A+91=1
sin2∠A=1−91=99−91=98
因为 ∠A 是钝角,sin∠A>0,所以:
sin∠A=98=38=322
利用之前得到的公式:
sinB=23cos∠A+21sin∠A
代入 cos∠A=−31 和 sin∠A=322:
sinB=23⋅(−31)+21⋅322
sinB=−63+622
sinB=622−3
因此:
sinB=622−3
三角形面积公式为:
S=21absinC
其中 a=BC=6,b=AC,sinC=sin3π=23。
首先需要确定边 b=AC。利用正弦定理:
sinAa=sinBb=sinCc
已知 a=6,sinA=322,sinC=23。
先求 c=AB:
sinCc=sinAa⟹c=sinAa⋅sinC
代入已知值:
c=3226⋅23=3226⋅23=6⋅23⋅223=6⋅4233=42183=2293=2293⋅22=496
现在求 b=AC:
sinBb=sinAa⟹b=sinAa⋅sinB
代入 a=6,sinA=322,sinB=622−3:
b=3226⋅622−3=322(22−3)=(22−3)⋅223
分开计算:
(22)⋅223=3
(−3)⋅223=−2233=−2233⋅22=−436
因此:
b=3−436
最后,计算面积:
S=21absinC
已知 a=6,b=3−436,sinC=23:
S=21⋅6⋅(3−436)⋅23
先计算 6⋅23:
6⋅23=33
因此:
S=21⋅33⋅(3−436)
分开计算:
因此:
S=21(93−4272)
分开计算:
所以:
S=293−8272
通分计算:
293=2⋅493⋅4=8363
因此:
S=8363−8272=8363−272
最终,三角形面积为:
[
\boxed{\frac{36\sqrt{3} - 27\sqrt{2}}{8}}