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)

前鎮高中 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 21 題,照原卷順序

單選題 4 題(16 分)、多重選擇題 4 題(24 分)、填充題 12 格(60 分)、計算題 1 題(10 分)

一、單選題(一題 4 分,共 16 分)
1
角度的單位可以用「度」或「弳」來表示。請問下列五個選項的最大值是哪一個?
  1. (A) cos1
  2. (B) sin1∘
  3. (C) sin2
  4. (D) tan3
  5. (E) tan3∘
2
請問下列五個選項哪一個是正確的?
  1. (A) sin168∘sin48∘−cos12∘sin42∘>0
  2. (B) tan1∘+tan44∘+tan1∘tan44∘=1
  3. (C) cos132∘=2sin266∘+1
  4. (D) tan66∘=1+tan233∘2tan33∘​
  5. (E) sin66∘=±21−cos132∘​​
3
請問下列五個選項哪一個是正確的?
  1. (A) 函數 y=3sin2x 的最大值為 2
  2. (B) 函數 y=3sin2x 的週期為 2π
  3. (C) 函數 y=3tan2x 的週期為 2π
  4. (D) 函數 y=3cos2x 的圖形對稱於原點
  5. (E) 函數 y=3cos2x 的圖形對稱於直線 x=π
4
下列五個選項中哪一個數值是最大的?
  1. (A) 2sin55∘cos55∘
  2. (B) sin255∘−cos255∘
  3. (C) 2cos242∘−1
  4. (D) 1+cos80∘​
  5. (E) 1−tan210∘2tan10∘​
二、多重選擇題(一題 6 分,共 24 分,6-4-2-0)(原卷題號 1~4,本頁接續編為第 5~8 題)
5
已知 sinθ=31​ 且 sin2θ<0,下列哪些敘述正確?
  1. (A) cosθ>0
  2. (B) sin2θ=−942​​
  3. (C) tan2θ<0
  4. (D) cos3θ>0
  5. (E) sin2θ​=623​−6​​
6
已知 f(x)=cos2x,g(x)=tanx,x 為任意實數,下列哪些敘述正確?
  1. (A) f(2)>0
  2. (B) g(x) 的定義域為實數集合
  3. (C) f(x) 和 g(x) 的週期相同
  4. (D) x=2π​ 是 g(x) 的漸近線
  5. (E) f(x) 的圖形經由平移變換可與 y=sin(2x−1) 的圖形重合
7
關於函數 f(x)=5sinx−2cosx 的圖形,x 為任意實數,下列哪些敘述正確?
  1. (A) y=f(x) 圖形與 y 軸交於 (0,−2)
  2. (B) 函數 y=f(x) 的最小正週期為 2π
  3. (C) y=f(x) 圖形的振幅是 3
  4. (D) y=f(x) 圖形與 y=6 有無限多個交點
  5. (E) x=0 是 y=f(x) 圖形的對稱軸
8
關於函數 f(x)=∣sinx∣+∣cosx∣ 的圖形,x 為任意實數,下列哪些敘述正確?
  1. (A) f(x) 的最大值為 2
  2. (B) f(x) 的最小值為 1
  3. (C) x=0 是 y=f(x) 圖形的對稱軸
  4. (D) 在區間 [0,2π) 中有 4 個實數 x 滿足 f(x)=2​
  5. (E) 函數 y=f(x) 的最小正週期為 2π​
三、填充題(一格 5 分,共 60 分)(原卷題號 1~9,其中第 1 題 2 格、第 2 題 3 格;本頁編為第 9~20 題)
填充第 1 題(第 9~10 題) 求下列 2 式之值:
9
(1) 6sin50∘−8sin350∘= ____。
10
(2) 1−tan12∘⋅tan18∘tan12∘+tan18∘​= ____。
填充第 2 題(第 11~13 題) 2π​<α<π,π<β<23π​,且 sinα=135​,sinβ=−178​,則:
11
(1) cos(α−β)= ____。
12
(2) tan2α​= ____。
13
(3) sin2α= ____。
14
已知 cos(x+y)=52​,cos(x−y)=53​,則 tanx⋅tany= ____。
15
已知兩直線 L1​:2x−y+3=0,L2​:x+3y−5=0 的銳夾角為 θ,則 cosθ= ____。
16
設 0≤x<π,則方程式 cos3x+cosx=0 的解為 ____。(3 解)
17
已知 △ABC 中,cosA=−135​,sinB=54​,則 tanC= ____。
18
右圖為邊長 6 的正方形,分別以 A、C 為圓心,正方形的邊長為半徑畫兩圓弧,則鋪色區域面積為 ____。
載入中...
19
設 135∘≤θ≤225∘,且 sinθ+cosθ=2​cos114∘,則 θ= ____。
20
將 f(x)=sinx 的圖形水平伸縮 2 倍後,向左水平移動 1 單位再向下平移 1 單位後得到新函數 g(x)=asin(bx+c)+d,其中 a>0,b>0,0<c<4,則數對 (a,b,c,d)= ____。
四、計算題(共 10 分)(原卷題號 1,本頁編為第 21 題)
21
已知 f(x)=4sinx+2cos(x+6π​) 可以化簡成 asin(x+θ),且 a>0,0<θ<2π​,試回答下列 2 式:(1) 請將 f(x) 展開整理成 asinx+bcosx 的形式。(4 分)(2) 請將 f(x) 化簡成 asin(x+θ) 的形式。(4 分)(3) 請算出 tanθ 的值。(2 分,直接寫答案即可)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(C)
第 2 題(B)
第 3 題(E)
第 4 題(D)
第 5 題(B)(C)
第 6 題(C)(D)(E)
第 7 題(A)(B)
第 8 題(B)(C)(D)(E)
第 9 題1
第 10 題33​​
第 11 題221140​
第 12 題5
第 13 題−169120​
第 14 題51​
第 15 題102​​
第 16 題x=4π​、2π​、43π​
第 17 題6316​
第 18 題18π−36
第 19 題159∘
第 20 題(1,21​,21​,−1)
第 21 題(1) 3sinx+3​cosx;(2) 23​sin(x+6π​);(3) 33​​
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04 · 逐題詳解

每一題,錯在哪一步

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01單選題(第 1~4 題):弧度估值、公式辨識、圖形性質、化簡比大小

第 1 題答案 (C)。1 弳約 57.3∘,所以 2 弳約 114.6∘、3 弳約 171.9∘。(A) cos1≈cos57.3∘,比 cos45∘≈0.71 小。(B) sin1∘ 與 (E) tan3∘ 都是很小的正數,不到 0.1。(C) sin2≈sin114.6∘=sin65.4∘,比 sin60∘≈0.87 大。(D) 3 弳在第二象限,tan3<0。最大的是 sin2。
沒有寫「∘」的角一律是弳。
第 2 題答案 (B)。(A) 錯:sin168∘=sin12∘、sin48∘=cos42∘,原式 =sin12∘cos42∘−cos12∘sin42∘=sin(12∘−42∘)=−21​<0。(B) 對:tan45∘=1−tan1∘tan44∘tan1∘+tan44∘​=1,去分母得 tan1∘+tan44∘=1−tan1∘tan44∘,移項即得。(C) 錯:cos132∘=1−2sin266∘。(D) 錯:tan66∘=1−tan233∘2tan33∘​,分母是減號。(E) 錯:sin66∘>0,只能取正號,sin66∘=21−cos132∘​​。
(D) 右邊的式子其實等於 sin66∘。
第 3 題答案 (E)。(A) 錯:最大值是 3。(B) 錯:週期是 22π​=π。(C) 錯:正切函數 y=tanx 的週期是 π,y=3tan2x 的週期是 2π​。(D) 錯:3cos(−2x)=3cos2x,圖形對稱於 y 軸;而且圖形通過 (0,3) 卻不通過 (0,−3),不對稱於原點。(E) 對:3cos(2(2π−x))=3cos(4π−2x)=3cos2x,所以 x 與 2π−x 的函數值相同,圖形對稱於直線 x=π。
餘弦函數圖形的對稱軸通過最高點或最低點;x=π 時 3cos2π=3 是最高點。
第 4 題答案 (D)。(A) =sin110∘=sin70∘,小於 1。(B) =−cos110∘=cos70∘,小於 1。(C) =cos84∘,小於 1。(D) 由 1+cos80∘=2cos240∘ 得 1+cos80∘​=2​cos40∘;因為 cos40∘>cos45∘=22​​,所以這個值大於 2​×22​​=1。(E) =tan20∘<tan45∘=1。只有 (D) 大於 1,它最大。
比大小之前先把每一項化成單一個三角函數值,再跟 1 或特別角的值比較。

02多重選擇題(第 5~8 題):象限判斷、圖形性質、疊合、絕對值函數

第 5 題答案 (B)(C)。sin2θ=2sinθcosθ<0 且 sinθ>0,所以 cosθ<0,cosθ=−1−91​​=−322​​。(A) 錯。(B) 對:sin2θ=2×31​×(−322​​)=−942​​。(C) 對:cos2θ=1−2sin2θ=97​>0,而 sin2θ<0,所以 tan2θ<0。(D) 錯:cos3θ=cos2θcosθ−sin2θsinθ=97​×(−322​​)−(−942​​)×31​=−27102​​<0。(E) 錯:sin22θ​=21−cosθ​=63+22​​,而 (623​−6​​)2=3618−122​​=63−22​​,兩者不相等。
63+22​​=(623​+6​​)2,所以 sin2θ​=±623​+6​​,正負號要看 2θ​ 落在哪個象限;(E) 的分子是相減,不論正負都不對。
第 6 題答案 (C)(D)(E)。(A) 錯:f(2)=cos4,而 π<4<23π​(約 3.14<4<4.71),4 弳在第三象限,cos4<0。(B) 錯:tanx 在 x=2π​+kπ(k 為整數)沒有定義。(C) 對:f(x) 的週期是 22π​=π,g(x) 的週期也是 π。(D) 對:y=tanx 的漸近線是 x=2π​+kπ,x=2π​ 是其中一條。(E) 對:cos2x=sin(2x+2π​)=sin(2(x+4π​)),sin(2x−1)=sin(2(x−21​)),把 f(x) 的圖形向右平移 4π​+21​ 單位就會重合。
兩個函數的 x 係數相同、振幅相同、上下位置相同時,才可能只靠平移重合。
第 7 題答案 (A)(B)。疊合:f(x)=52+(−2)2​sin(x−ϕ)=29​sin(x−ϕ),其中 cosϕ=29​5​、sinϕ=29​2​。(A) 對:f(0)=5×0−2×1=−2。(B) 對:29​sin(x−ϕ) 的週期是 2π。(C) 錯:振幅是 29​。(D) 錯:f(x) 的最大值是 29​,而 29​<36​=6,圖形碰不到直線 y=6,沒有交點。(E) 錯:f(2π​)=5、f(−2π​)=−5,兩者不相等,圖形不對稱於 y 軸。
第 8 題答案 (B)(C)(D)(E)。f(x)≥0,先平方:f(x)2=sin2x+cos2x+2∣sinxcosx∣=1+∣sin2x∣。因為 0≤∣sin2x∣≤1,所以 1≤f(x)2≤2,即 1≤f(x)≤2​。(A) 錯:最大值是 2​。(B) 對:x=0 時 f(0)=1。(C) 對:f(−x)=∣−sinx∣+∣cosx∣=f(x),圖形對稱於 y 軸。(D) 對:f(x)=2​ 即 ∣sin2x∣=1,2x=2π​+kπ,在 [0,2π) 內是 x=4π​、43π​、45π​、47π​,共 4 個。(E) 對:f(x+2π​)=∣cosx∣+∣−sinx∣=f(x),所以 2π​ 是週期;又 f(x)=1 只發生在 sin2x=0,也就是 x=2kπ​,相鄰兩個最低點相距 2π​,週期不可能更短。
sinx 與 cosx 不會同時是 ±1,所以最大值到不了 2。
含絕對值的正弦、餘弦相加,平方後用 sin2x+cos2x=1 與倍角公式化成單一項,極值與週期一次看出來。

03填充 1、2(第 9~13 題):三倍角、正切和角、差角、半角、倍角

第 9 題三倍角公式 sin3θ=3sinθ−4sin3θ。原式 =2(3sin50∘−4sin350∘)=2sin150∘=2×21​=1。
三倍角公式可由 sin(2θ+θ) 展開,再用 cos2θ=1−sin2θ 整理得到。
第 10 題這正是正切和角公式的右邊:原式 =tan(12∘+18∘)=tan30∘=33​​。
第 11 題α 在第二象限,cosα=−1−16925​​=−1312​;β 在第三象限,cosβ=−1−28964​​=−1715​。cos(α−β)=cosαcosβ+sinαsinβ=(−1312​)(−1715​)+135​×(−178​)=221180−40​=221140​。
第 12 題4π​<2α​<2π​,所以 tan2α​>0。由半角公式 tan22α​=1+cosα1−cosα​=1−1312​1+1312​​=25,得 tan2α​=5。
也可以用 tan2α​=1+cosαsinα​=131​135​​=5,不必另外判斷正負。
第 13 題sin2α=2sinαcosα=2×135​×(−1312​)=−169120​。
已知一個三角函數值時,先由象限定出另一個的正負號,後面的和差角、倍角、半角才不會差一個負號。

04填充 3~6(第 14~17 題):和差角聯立、直線夾角、三倍角方程式、三角形內角

第 14 題展開:cosxcosy−sinxsiny=52​,cosxcosy+sinxsiny=53​。兩式相加除以 2 得 cosxcosy=21​,相減除以 2 得 sinxsiny=101​。所以 tanx⋅tany=cosxcosysinxsiny​=101​÷21​=51​。
第 15 題L1​ 的斜率是 2,L2​ 的斜率是 −31​。設兩直線的斜角分別是 α、β,則 tan(α−β)=1+tanαtanβtanα−tanβ​=1−32​2+31​​=7。正切值為正,這個角就是銳夾角,tanθ=7。對應直角三角形的鄰邊 1、對邊 7、斜邊 50​=52​,所以 cosθ=52​1​=102​​。
若算出的正切值是負的,表示得到的是鈍夾角,銳夾角的正切取它的絕對值。
第 16 題用三倍角公式 cos3x=4cos3x−3cosx:原式化為 4cos3x−2cosx=0,即 2cosx(2cos2x−1)=0,所以 cosx=0 或 cosx=±22​​。在 0≤x<π 內:cosx=0 得 x=2π​;cosx=22​​ 得 x=4π​;cosx=−22​​ 得 x=43π​。
cosx=0 這個解不要在約分時丟掉:提出公因式,不要把兩邊同除以 cosx。
第 17 題cosA<0,A 是鈍角,sinA=1312​,tanA=−512​。三角形最多一個鈍角,所以 B 是銳角,cosB=53​,tanB=34​。C=180∘−(A+B),所以 tanC=−tan(A+B)=−1−tanAtanBtanA+tanB​=−1+512​×34​−512​+34​​=−1563​−1516​​=6316​。
sinB=54​ 本來有銳角、鈍角兩種可能,因為 A 已經是鈍角,B 只能是銳角。
和角與差角的式子成對出現時,相加、相減就能分別得到「餘弦乘積」與「正弦乘積」。

05填充 7~9(第 18~20 題):扇形面積、疊合解方程式、圖形的伸縮平移

第 18 題以 A 為圓心的弧與兩邊 AB、AD 圍成一個四分之一圓(圓心角 2π​ 的扇形),面積是 21​×62×2π​=9π;以 C 為圓心的也一樣。兩個扇形合起來蓋滿整個正方形,其中葉形區域被蓋了兩次,所以葉形面積 =9π+9π−62=18π−36。
也可以沿對角線 BD 切成兩個弓形:每個弓形是扇形 9π 減去直角三角形 21​×6×6=18,兩個共 2(9π−18)=18π−36。
第 19 題左邊疊合:sinθ+cosθ=2​sin(θ+45∘)。右邊 cos114∘=sin(90∘−114∘)=sin(−24∘)。方程式化為 sin(θ+45∘)=sin(−24∘)=−sin24∘。由 135∘≤θ≤225∘ 得 180∘≤θ+45∘≤270∘,在第三象限,而 sin(180∘+24∘)=−sin24∘,所以 θ+45∘=204∘,θ=159∘。
正弦值等於 −sin24∘ 的角在一圈內有 204∘ 與 336∘ 兩個,只有 204∘ 落在 180∘ 到 270∘ 之間。
第 20 題水平伸縮 2 倍:圖形上每一點的 x 坐標變成 2 倍,式子裡把 x 換成 2x​,得 y=sin2x​。向左移動 1 單位:把 x 換成 x+1,得 y=sin2x+1​=sin(21​x+21​)。向下平移 1 單位:g(x)=sin(21​x+21​)−1。所以 (a,b,c,d)=(1,21​,21​,−1),符合 0<c<4。
流傳版本的參考答案同時列出 (1,2,2,−1) 與 (1,21​,21​,−1) 兩組;前者是把「水平伸縮 2 倍」讀成把 x 換成 2x(圖形其實是壓成一半)得到的 sin(2x+2)−1。本站依「x 坐標變成 2 倍」取後者。先伸縮再平移時,平移是對 x 本身加 1,所以 c 是 21​ 不是 1。
對圖形做水平的伸縮或平移,都是「只對 x 本身代換」;順序不同,括號裡的常數就不同。

06計算題(第 21 題):展開後疊合

第 21 題(1) 用餘弦和角公式:cos(x+6π​)=cosxcos6π​−sinxsin6π​=23​​cosx−21​sinx。所以 f(x)=4sinx+3​cosx−sinx=3sinx+3​cosx。(2) 32+(3​)2​=12​=23​,提出來:f(x)=23​(23​​sinx+21​cosx)=23​(sinxcos6π​+cosxsin6π​)=23​sin(x+6π​),即 a=23​、θ=6π​,符合 a>0、0<θ<2π​。(3) tanθ=tan6π​=33​​。
疊合 psinx+qcosx 時,tanθ=pq​;這裡是 33​​,與 (3) 一致。
裡面帶著和角的式子先展開、把 sinx 與 cosx 各自合併,再疊合成單一正弦。

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