御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:三角函數(弧度量、三角函數的圖形、和差角與倍角半角公式、正餘弦的疊合)

安康高中 114 上
高二第一次段考
數學試題、答案與詳解

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01 · 試題

原卷 20 題,照原卷順序

單選題 4 題(20 分)、多選題 5 題(25 分)、填充題 9 格(45 分)、混合題 1 題 2 小題(10 分)

一、單選題(4 小題,每格 5 分,共 20 分)
1
若 tanα=2,tanβ=−3,求 tan(α−β) 的值為
  1. (A) 1
  2. (B) −1
  3. (C) 71​
  4. (D) −71​
  5. (E) 5
2
函數 y=−2sin(2πx−2)+2 的最大值為 a,最小值為 b,週期為 c,振幅為 d。求 a+b+c+d=
  1. (A) 5
  2. (B) 6
  3. (C) 7
  4. (D) 8
  5. (E) 9
3
y=f(x) 為 y=sinx 或 y=cosx 經平移伸縮後而得到的函數,其部分圖形如圖,其中 A(6π​,1),B(125π​,−1),試問下列哪一選項最合理?
  1. (A) f(x)=−1+2cos(2x−6π​)
  2. (B) f(x)=−1+2cos(2x​−12π​)
  3. (C) f(x)=−1+2cos(2x+3π​)
  4. (D) f(x)=−1+2sin(2x​+24π​)
  5. (E) f(x)=−1+2sin(2x+6π​)
載入中...
4
如圖,BD=DE=EC=1,AD=2,且 AD⊥BC,∠CAE=α,∠BAD=β,則 tan(α−β)=?
  1. (A) 32​
  2. (B) −21​
  3. (C) −71​
  4. (D) 3
  5. (E) −1
載入中...
二、多選題(5 小題,每格 5 分,共 25 分。錯一選項扣 2 分,至該題扣至 0 分)(本頁第 5~9 題依序為原卷多選題第 1~5 題)
5
選出所有 65π​ 弳的同界角。
  1. (A) 6π​
  2. (B) 67π​
  3. (C) −67π​
  4. (D) 617π​
  5. (E) −619π​
6
已知 θ 為第三象限角,且 cosθ=−43​,則下列何者正確?
  1. (A) sin2θ=−837​​
  2. (B) cos2θ=81​
  3. (C) tan2θ=−37​
  4. (D) cos2θ=−81​
  5. (E) sin2θ=837​​
7
下列哪些函數的週期為 π?
  1. (A) sinx+cosx
  2. (B) sinx−cosx
  3. (C) ∣sinx∣
  4. (D) sin(−x)
  5. (E) cos(−x)
8
△ABC 中,已知 ∠B=2∠A,且 sinA=31​,則下列何者正確?
  1. (A) cosB=97​
  2. (B) cosB=−97​
  3. (C) sinC=2723​
  4. (D) sinC=2716​
  5. (E) tanA=42​​
9
關於函數 y=f(x)=4sinx−3cosx 的圖形,選出所有正確的選項。
  1. (A) 週期為 π
  2. (B) 振幅為 5
  3. (C) 與 y 軸的交點為 (0,−1)
  4. (D) 與 x 軸有無限多個交點
  5. (E) 對稱於直線 x=2π​
三、填充題(9 小題,每格 5 分,共 45 分)(本頁第 10~18 題依序為原卷填充題第 1、2①、2②、3、4、5、6、7、8 格)
10
10sinx=x 的圖形共有 ____ 個交點。
11
附圖為 y=asin(x−h) 一個週期的圖形,其中 a>0 且 0<h<2π,則 a= ____。(原卷填充第 2 題的第 ① 格)
載入中...
12
承第 11 題的圖與條件,h= ____。(原卷填充第 2 題的第 ② 格)
13
設 4π​≤θ≤2π​ 且 sin2θ=54​,求 sinθ= ____。
14
求 cos14∘cos224∘+sin194∘sin404∘= ____。
15
求 cos80∘1​−sin80∘3​​= ____。
16
有一扇形的周長為 18,面積也為 18,求此扇形的半徑為 ____。
17
tan68∘tan23∘−tan68∘+tan23∘= ____。
18
在 0≤x≤2π​ 的範圍內,求函數 y=sinx−3​cosx+1 的最大值為 ____。
四、混合題(1 小題,共 10 分)(本頁第 19、20 題依序為原卷混合題第 1 題的 (1)、(2) 小題)
混合題(第 19~20 題) 科學家欲建立潮汐模型,在只考慮月球的引潮力影響下,觀察得到某港口在一天 24 小時海水漲落的水深紀錄,如下表所示:x(時間)y(水位高度)​015​317​615​913​1215​1517​1815​2113​​ 將其函數化後得到水深函數為 y=asin(bx+c)+d,其中 a>0、b>0、0≤c≤2π。
19
(1) 請問 (a,b,c,d)= ____。(各一分)
20
(2) 承上題,若當日想在潮水位低於 16 公尺的時間去該港口觀察潮間帶的生態,請問可以在哪些時間到港口觀察?(非選擇題,6 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(B)
第 2 題(C)
第 3 題(E)
第 4 題(C)
第 5 題(C)(D)(E)
第 6 題(B)(E)
第 7 題(C)
第 8 題(A)(C)(E)
第 9 題(B)(D)
第 10 題7
第 11 題3
第 12 題4π​
第 13 題525​​
第 14 題−23​​
第 15 題4
第 16 題3 或 6
第 17 題−1
第 18 題2
第 19 題(2, 6π​, 0, 15)
第 20 題0≤x<1 或 5<x<13 或 17<x≤24(0 時到 1 時之前、5 時之後到 13 時之前、17 時之後到 24 時)
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

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01單選 1~4:正切差角、由式子與圖形讀正弦型函數

第 1 題答案 (B)。正切的差角公式:tan(α−β)=1+tanαtanβtanα−tanβ​=1+2⋅(−3)2−(−3)​=−55​=−1。
差角公式分子是相減、分母是 1 加乘積;tanβ 是負的,代入時連負號一起代。
第 2 題答案 (C)。sin(2πx−2) 的值在 −1 與 1 之間,所以 −2sin(2πx−2) 在 −2 與 2 之間,再加 2:最大值 a=4,最小值 b=0。週期 c=2π2π​=1。振幅 d=24−0​=2。a+b+c+d=4+0+1+2=7。
振幅是正的,等於 ∣−2∣=2,不是 −2。括號裡的 −2 只讓圖形左右平移,不影響這四個量。
第 3 題答案 (E)。最高在 y=1、最低在 y=−3,所以中線是 y=−1、振幅是 2,五個選項都符合。A 是最高點,B 是 A 之後第一次回到中線的點,兩點的 x 坐標相差四分之一個週期:125π​−6π​=4π​,週期為 π,x 的係數是 2,(B)(D) 不合。再把 A 代入:(A) −1+2cos6π​=−1+3​=1;(C) −1+2cos32π​=−2=1;(E) −1+2sin2π​=1,合。(E) 代 B:−1+2sinπ=−1,也合。
用餘弦寫的話,最高點在 x=6π​,式子是 −1+2cos(2x−3π​),與 (E) 是同一個函數(cos(2x−3π​)=sin(2x+6π​));(A)(C) 括號裡的常數都不對。
第 4 題答案 (C)。AD⊥BC,三個直角三角形共用 AD=2:tan∠CAD=ADCD​=22​=1,tan∠EAD=21​,tanβ=tan∠BAD=21​。α=∠CAD−∠EAD,所以 tanα=1+1⋅21​1−21​​=31​。tan(α−β)=1+31​⋅21​31​−21​​=67​−61​​=−71​。
α 不是直角三角形裡的角,不能直接寫 tanα=AECE​;要拆成兩個以 AD 為鄰邊的角相減。
看圖求正弦型函數:先由最高最低定中線與振幅,再由特殊點的間隔定週期,最後代點檢查。

02多選 5~9(原卷多選 1~5):同界角、倍角、週期、疊合

第 5 題答案 (C)(D)(E)。同界角相差 2π=612π​ 的整數倍,把各選項減去 65π​:(A) −64π​,不是;(B) 62π​,不是;(C) −612π​=−2π,是;(D) 612π​=2π,是;(E) −624π​=−4π,是。
(A) 6π​ 與 65π​ 的正弦值相同,但終邊不同(一個在第一象限、一個在第二象限),不是同界角。
第 6 題答案 (B)(E)。θ 在第三象限,sinθ<0:sinθ=−1−169​​=−47​​。sin2θ=2sinθcosθ=2⋅(−47​​)⋅(−43​)=837​​,(E) 對、(A) 錯。cos2θ=2cos2θ−1=89​−1=81​,(B) 對、(D) 錯。tan2θ=cos2θsin2θ​=37​,是正的,(C) 錯。
第三象限的正弦與餘弦都是負的,相乘為正,所以 sin2θ 是正的。
第 7 題答案 (C)。(A) sinx+cosx=2​sin(x+4π​),週期 2π。(B) sinx−cosx=2​sin(x−4π​),週期 2π。(C) ∣sinx∣ 把 y=sinx 在 x 軸下方的部分翻到上方,每隔 π 重複一次:∣sin(x+π)∣=∣−sinx∣=∣sinx∣,週期 π。(D) sin(−x)=−sinx,週期 2π。(E) cos(−x)=cosx,週期 2π。
(A)(B) 可以代 x=0 與 x=π 檢查:sin0+cos0=1,sinπ+cosπ=−1,兩個值不同,所以 π 不是週期。
第 8 題答案 (A)(C)(E)。∠A+∠B=3∠A<180∘,所以 ∠A<60∘ 是銳角,cosA=1−91​​=322​​,tanA=22​1​=42​​,(E) 對。cosB=cos2A=1−2sin2A=1−92​=97​,(A) 對、(B) 錯。sinB=sin2A=2⋅31​⋅322​​=942​​。sinC=sin(180∘−A−B)=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB=31​⋅97​+322​​⋅942​​=277​+2716​=2723​,(C) 對、(D) 錯。
(D) 的 2716​ 只是 cosAsinB 那一項,少加了 sinAcosB=277​。
第 9 題答案 (B)(D)。疊合:42+32​=5,f(x)=5(54​sinx−53​cosx)=5sin(x−ϕ),其中 cosϕ=54​、sinϕ=53​。(A) 週期是 2π,錯。(B) 振幅 5,對。(C) f(0)=4⋅0−3⋅1=−3,交點是 (0,−3),錯。(D) 5sin(x−ϕ)=0 的解是 x=ϕ+kπ(k 為整數),有無限多個,對。(E) 若圖形對稱於直線 x=2π​,則 f(0)=f(π);但 f(0)=−3、f(π)=3,不相等,錯。
正弦型函數的對稱軸通過最高點或最低點。f(2π​)=4,不是 5 也不是 −5,所以 x=2π​ 不是對稱軸。
a sin x+b cos x 疊合後振幅是係數平方和開根號,週期不變;對稱軸一定通過最高點或最低點。

03填充 10~14(原卷填充 1、2①、2②、3、4):圖形交點、讀圖、半角、差角

第 10 題看 y=10sinx 與 y=x 兩個圖形的交點。−10≤10sinx≤10,所以交點只會在 −10≤x≤10 內;3π≈9.42<10<27π​≈11.0。先看 x>0:在 0<x≤π,x=2π​ 時 10>2π​(曲線在直線上方),x=π 時 0<π(曲線在下方),有 1 個交點。在 π<x<2π,sinx<0<x,沒有交點。在 2π≤x≤3π,兩端曲線高度 0 都在直線下方,中間 x=25π​≈7.85 時曲線高度 10 在直線上方,有 2 個交點。在 3π<x≤10,sinx<0,沒有交點。所以 x>0 有 3 個。兩個圖形都對稱於原點,x<0 也有 3 個;再加上原點,共 3+3+1=7 個。
載入中...
原卷題幹寫「10sinx=x 的圖形」,意思是 y=10sinx 與 y=x 兩個圖形的交點個數,也就是方程式 10sinx=x 的實根個數。原點容易漏算。
第 11 題圖形最高在 3、最低在 −3,中線是 x 軸,振幅 a=3(題目給 a>0)。
第 12 題y=asin(x−h) 是把 y=asinx 向右平移 h。y=3sinx 的一個週期從原點出發先往上,圖中這個起點移到了 (4π​,0),所以 h=4π​,在 0<h<2π 內。
檢查:3sin(x−4π​) 在 x=49π​ 時為 3sin2π=0,一個週期的長度 49π​−4π​=2π,與圖相符。
第 13 題4π​≤θ≤2π​,所以 2π​≤2θ≤π,2θ 在第二象限,cos2θ≤0:cos2θ=−1−2516​​=−53​。由 cos2θ=1−2sin2θ 得 sin2θ=21−cos2θ​=21+53​​=54​。θ 在第一象限,sinθ>0,sinθ=5​2​=525​​。
若把 cos2θ 取成正的 53​,會算出 sinθ=55​​;那是 0≤θ≤4π​ 時的答案。
第 14 題先把角度化到好認的形狀:cos224∘=cos(180∘+44∘)=−cos44∘,sin194∘=sin(180∘+14∘)=−sin14∘,sin404∘=sin(360∘+44∘)=sin44∘。原式 =−cos14∘cos44∘−sin14∘sin44∘=−(cos44∘cos14∘+sin44∘sin14∘)=−cos(44∘−14∘)=−cos30∘=−23​​。
數方程式的解就是數兩個圖形的交點;先用值域把範圍框住,再一段一段比高低。

04填充 15~18(原卷填充 5~8):疊合、扇形、正切公式的變形

第 15 題通分:原式 =sin80∘cos80∘sin80∘−3​cos80∘​。分子疊合:sin80∘−3​cos80∘=2(21​sin80∘−23​​cos80∘)=2sin(80∘−60∘)=2sin20∘。分母用倍角公式:sin80∘cos80∘=21​sin160∘=21​sin20∘。原式 =21​sin20∘2sin20∘​=4。
第 16 題設半徑為 r、弧長為 s。周長 2r+s=18,面積 21​rs=18。由第一式 s=18−2r 代入第二式:21​r(18−2r)=18,r2−9r+18=0,(r−3)(r−6)=0,r=3 或 r=6。r=3 時 s=12,圓心角 rs​=4 弳;r=6 時 s=6,圓心角 1 弳。兩個圓心角都小於 2π,都是合理的扇形,所以半徑為 3 或 6。
扇形的周長是兩條半徑加弧長,不是只有弧長。本題兩個解都成立,本頁兩個都寫;以校方答案為準。
第 17 題68∘−23∘=45∘,用正切的差角公式:tan45∘=1+tan68∘tan23∘tan68∘−tan23∘​=1,所以 tan68∘−tan23∘=1+tan68∘tan23∘。移項:tan68∘tan23∘−tan68∘+tan23∘=−1。
第 18 題疊合:sinx−3​cosx=2(21​sinx−23​​cosx)=2sin(x−3π​),所以 y=2sin(x−3π​)+1。0≤x≤2π​ 時 −3π​≤x−3π​≤6π​,正弦在這個範圍內遞增,最大在 x−3π​=6π​(即 x=2π​),最大值 =2⋅21​+1=2。
不能直接寫最大值 2+1=3:那需要 x−3π​=2π​,即 x=65π​,不在題目給的範圍內。直接代 x=2π​ 檢查:1−0+1=2。
疊合後求極值,先把括號裡整個角的範圍寫出來,再看正弦在那個範圍內最大到多少。

05混合題 19~20(原卷混合題 (1)、(2)):潮汐模型

第 19 題水位最高 17、最低 13:中線 d=217+13​=15,振幅 a=217−13​=2。水位每 12 小時重複一次(x=3 與 x=15 都是最高),週期 b2π​=12,b=6π​。x=0 時水位在中線 15 而且接下來上升,正好是 sin 從 0 出發的樣子,取 c=0。所以 (a,b,c,d)=(2,6π​,0,15),y=2sin6π​x+15。檢查:x=3 時 2sin2π​+15=17,x=9 時 2sin23π​+15=13,與表相符。
題目給的範圍 0≤c≤2π 含兩端,c=2π 得到的是同一個函數,也符合條件;本頁寫 c=0,以校方答案為準。週期取表中資料重複一次的間隔 12 小時。
第 20 題水位低於 16:2sin6π​x+15<16,即 sin6π​x<21​。令 t=6π​x,當日 0≤x≤24 對應 0≤t≤4π。在這兩個週期內,sint=21​ 的解是 t=6π​,65π​,613π​,617π​;由圖形,sint≥21​ 的部分是 6π​≤t≤65π​ 與 613π​≤t≤617π​,其餘就是 sint<21​:0≤t<6π​、65π​<t<613π​、617π​<t≤4π。乘以 π6​ 換回 x:0≤x<1 或 5<x<13 或 17<x≤24。也就是 0 時到 1 時之前、5 時之後到 13 時之前、17 時之後到 24 時,都可以去觀察。
1 時到 5 時、13 時到 17 時水位在 16 公尺以上(含剛好 16 公尺的四個時刻),不能去。「低於」本頁取不含等號,「當日」取 0≤x≤24;端點寫法以校方答案為準。
解三角不等式:先解等號找出分界點,再對照圖形判斷哪幾段在線的下方。

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填充第 1 題(本頁第 10 題):要用正弦值不超過 10 把範圍框住,再一段一段數交點,原點那一個也要算,共 7 個。填充第 8 題(本頁第 18 題):疊合後角度只到六分之 π,最大值是 2 不是 3。混合題第 (2) 小題(本頁第 20 題):一天有兩個週期,低於 16 公尺的時段有三段。單選第 3 題:A 到 B 是四分之一個週期,先定出週期再代點。詳解逐題寫在本頁。

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