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、和差角公式、倍角與半角公式)

潮州高中 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

多選題 4 題(20 分)、填充題 15 題共 16 格(80 分),合計 100 分

一、多選題(一題 5 分,共 20 分,錯一個選項得 3 分,錯兩個選項得 1 分,錯三個選項得 0 分)
1
選出下列哪些選項的值等於 sin18π​?
  1. (A) sin10∘
  2. (B) sin1817π​
  3. (C) sin(1835π​)
  4. (D) sin(−18π​)
  5. (E) cos30∘cos50∘−sin30∘sin50∘
2
正弦函數 y=sinx 的圖形對稱於下列哪些選項?
  1. (A) x 軸
  2. (B) y 軸
  3. (C) 原點
  4. (D) 直線 y=1
  5. (E) 直線 x=2π​
3
關於函數 f(x)=3sin(2x+6π​)+2,試問下列哪些選項正確?
  1. (A) f(x) 最大值為 5
  2. (B) f(x) 最小值為 −5
  3. (C) f(x) 在 x=6π​ 時有最大值
  4. (D) f(x) 的週期為 π
  5. (E) f(x) 的振幅為 3
4
如右圖,直角三角形 AEF 內接於矩形 ABCD 中,AF=1,∠FAE=20∘,∠EAB=40∘,請選出正確的選項。
  1. (A) AB=cos20∘cos40∘
  2. (B) ∠CEF=40∘
  3. (C) EF=sin20∘
  4. (D) CF=sin20∘cos40∘
  5. (E) DF=cos20∘cos40∘−sin20∘sin40∘
載入中...
二、填充題(一題 5 分,共 80 分,請將答案化到最簡,且分母必須有理化,否則不給分)(原卷題號 1~15,本頁接續編為第 5~20 題;原卷第 15 題的 (1)、(2) 為第 19、20 題)
5
sin17∘cos13∘+cos17∘sin13∘= ____。
6
已知時鐘的時針長 8 公分,求從 9 點 10 分到 9 點 35 分這 25 分鐘間,時針尖端走了 ____ 公分。
7
將 y=sinx 的圖形向左平移 2 單位,再向上平移 5 單位後,所得為 y=a+sin(x+b) 的圖形,其中 a、b 為整數,求 (a,b)= ____。
8
求方程式 sinx=15x​ 解的個數 ____。
9
令 a=sin7π​、b=sin73π​、c=sin75π​、d=sin79π​。請比較 a、b、c、d 的大小 ____。
10
求方程式 2cos2θ+5sinθ−4=0,在 0≤θ≤2π 範圍內的解 ____。
11
已知 sinθ−cosθ=32​,求 sin2θ= ____。
12
已知 tanα=5,tan(α−β)=3,求 tanβ= ____。
13
設 0≤θ≤2π,已知所有滿足 cos2θ>cosθ 的 θ 可表為 aπ<θ<bπ,其中 a、b 為實數,求 (a,b)= ____。
14
在 △ABC 中,設 cosA=53​ 且 tanB=7,求 ∠C 的度數 ____。
15
在 △ABC 中,AB=AC,D 在 AB 上且 CD⊥AB。已知 BC=5、BD=3,求 cos∠ACD 的值 ____。
16
已知四邊形 ABCD 中,AB=16、BC=25、CD=15。∠ABC 和 ∠BCD 皆為銳角,sin∠ABC=2524​,sin∠BCD=54​,求 AD= ____。
17
已知 △ABC 中,AB=3、BC=4,且 ∠A=2∠C,則 cosC 的值為 ____。
18
如右圖,在 △ABC 中,∠C=90∘ 且 ∠BAD=∠DAC=θ。已知 AC=5、AD=6,求 AB= ____。
載入中...
原卷填充第 15 題(第 19~20 題)(第 19~20 題) 如右圖,A1​、A2​、A3​、⋯、A8​ 八個點將圓的圓周八等分,並連接 A1​A6​​ 及 A2​A5​​。已知圓的半徑為 2,鋪色區域的周長為 k,鋪色區域的面積為 h,
19
(1) 請求出 (k,h)= ____。
載入中...
20
(2) 請求出圓心到 A1​A2​​ 的距離 ____。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(A)(B)(E)
第 2 題(C)(E)
第 3 題(A)(C)(D)(E)
第 4 題(A)(B)(C)(E)
第 5 題21​
第 6 題95π​
第 7 題(5,2)
第 8 題11
第 9 題b>c>a>d
第 10 題6π​ 或 65π​
第 11 題95​
第 12 題81​
第 13 題(32​,34​)
第 14 題45∘
第 15 題2524​
第 16 題12
第 17 題32​
第 18 題790​
第 19 題(π+42+2​​, π+22​)
第 20 題2+2​​
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

每一題,錯在哪一步

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01多選題(第 1~4 題):弧度換算、圖形的對稱與週期、用圖形看和角公式

第 1 題答案 (A)(B)(E)。18π​ 弧度就是 10∘,所以 (A) 相等。(B) 1817π​=π−18π​,而 sin(π−θ)=sinθ,相等。(C) 1835π​=2π−18π​,sin(2π−θ)=−sinθ,得 −sin18π​,不相等。(D) sin(−θ)=−sinθ,不相等。(E) 由餘弦的和角公式,原式 =cos(30∘+50∘)=cos80∘=sin10∘,相等。
sin18π​ 是正數,(C)、(D) 都是負數,從正負就能排除。
第 2 題答案 (C)(E)。(C) sin(−x)=−sinx,點 (x,y) 在圖形上時 (−x,−y) 也在圖形上,所以對稱於原點。(E) sin(2π​+t)=cost=sin(2π​−t),直線 x=2π​ 左右等距的兩點高度相同,所以對稱於這條直線。(A) 圖形上有點 (2π​,1),但 (2π​,−1) 不在圖形上。(B) 同一個例子,(−2π​,1) 不在圖形上。(D) 圖形上有點 (0,0),它對直線 y=1 的對稱點 (0,2) 不在圖形上。
y=sinx 的對稱軸是通過最高點或最低點的鉛直線 x=2π​+kπ,對稱中心是圖形與 x 軸的交點 (kπ,0),k 為整數。
第 3 題答案 (A)(C)(D)(E)。−1≤sin(2x+6π​)≤1,所以 −1≤f(x)≤5:最大值 5,(A) 對;最小值是 −1,(B) 錯。(C) x=6π​ 時 2x+6π​=2π​,f(6π​)=3×1+2=5,正是最大值,對。(D) 週期 =22π​=π,對。(E) 振幅是 sin 前面的係數 3(也等於 25−(−1)​),對。
向上平移 2 之後最小值是 −3+2=−1,不是 −5。
第 4 題答案 (A)(B)(C)(E)。直角三角形 AEF 的直角在 E、斜邊 AF=1,所以 AE=cos20∘、EF=sin20∘,(C) 對。直角三角形 ABE 中 AB=AEcos40∘=cos20∘cos40∘,(A) 對。∠AEB=90∘−40∘=50∘,B、E、C 共線,所以 ∠CEF=180∘−50∘−90∘=40∘,(B) 對。直角三角形 ECF 中 CF=EFsin40∘=sin20∘sin40∘,(D) 錯。DF=DC−CF=AB−CF=cos20∘cos40∘−sin20∘sin40∘,(E) 對。
另一方面 ∠DFA=∠FAB=60∘(內錯角),直角三角形 ADF 中 DF=cos60∘。兩種算法相等,這張圖正好說明 cos(20∘+40∘)=cos20∘cos40∘−sin20∘sin40∘。
圖形題先把每個選項化成同一種量(同一個角的正弦、圖上同一條線段)再比較。

02填充 1~3(第 5~7 題):和角公式、弧長、圖形平移

第 5 題由正弦的和角公式 sinαcosβ+cosαsinβ=sin(α+β),原式 =sin(17∘+13∘)=sin30∘=21​。
第 6 題時針 12 小時轉一圈,每分鐘轉 720360∘​=0.5∘,25 分鐘轉 12.5∘=12.5×180π​=725π​ 弧度。尖端走的是半徑 8 的圓弧,弧長 =rθ=8×725π​=95π​ 公分。
題目問的是時針,不是分針;弧長公式 s=rθ 的角要用弧度。
第 7 題向左平移 2 單位是把 x 換成 x+2,得 y=sin(x+2);再向上平移 5 單位得 y=5+sin(x+2)。與 y=a+sin(x+b) 比較,(a,b)=(5,2)。
只看函數的話,b 換成 2+2kπ 也是同一個圖形;題目限定 b 為整數,所以只有 b=2。

03填充 4~6(第 8~10 題):用圖形數解、比大小、三角方程式

第 8 題解的個數就是 y=sinx 與直線 y=15x​ 的交點個數。x=0 是一個解。x>0 時直線的高度為正,而且 x>15 後高度超過 1,所以交點只會出現在 0<x≤15 之中 sinx>0 的區間:(0,π)、(2π,3π)、(4π,5π)(4π≈12.57、5π≈15.71)。在 (0,π):直線斜率 151​ 很小,原點附近正弦曲線在直線上方,到 x=π 時正弦值為 0、落到直線下方,有 1 個交點。在 (2π,3π):兩端正弦值為 0、在直線下方,最高點 x=25π​≈7.85 處直線高度約 0.52<1,曲線上去又下來,各穿過直線一次,有 2 個交點。在 (4π,5π):最高點 x=29π​≈14.14 處直線高度約 0.94<1,同理有 2 個交點。所以 x>0 有 5 個解。兩個函數都是奇函數,圖形都對稱於原點,x<0 也有 5 個解。共 5+5+1=11 個。
關鍵是最後一個波峰:29π​≈14.14<15,直線在那裡還沒超過 1,所以這一個波仍有兩個交點。別忘了 x=0。
第 9 題把四個角都化成 0 到 2π​ 之間的角:a=sin7π​,b=sin73π​,c=sin75π​=sin(π−75π​)=sin72π​,d=sin79π​=sin(π+72π​)=−sin72π​<0。正弦在 0 到 2π​ 之間遞增,且 7π​<72π​<73π​<2π​,所以 a<c<b;d 是負數,最小。答 b>c>a>d。
第 10 題用 cos2θ=1−sin2θ 代入:2(1−sin2θ)+5sinθ−4=0,整理得 2sin2θ−5sinθ+2=0,即 (2sinθ−1)(sinθ−2)=0。sinθ=2 不可能,所以 sinθ=21​;在 0≤θ≤2π 內,θ=6π​ 或 65π​。
流傳版本的參考答案另附度數寫法(30∘ 或 150∘);題目的範圍用弧度給,這裡以弧度作答。
數解的個數時畫出兩個圖形,重點放在直線高度到達 1 之前的最後一個波峰。

04填充 7~10(第 11~14 題):二倍角與正切的和差角

第 11 題兩邊平方:(sinθ−cosθ)2=sin2θ−2sinθcosθ+cos2θ=1−sin2θ,所以 1−sin2θ=94​,sin2θ=95​。
第 12 題β=α−(α−β),由正切的差角公式,tanβ=1+tanαtan(α−β)tanα−tan(α−β)​=1+5×35−3​=162​=81​。
也可以設 tanβ=x,由 1+5x5−x​=3 解出 x=81​。
第 13 題用 cos2θ=2cos2θ−1:2cos2θ−cosθ−1>0,即 (2cosθ+1)(cosθ−1)>0。因為 cosθ−1≤0,所以需要 cosθ=1 且 2cosθ+1<0,也就是 cosθ<−21​。在 0≤θ≤2π 內,cosθ<−21​ 的範圍是 32π​<θ<34π​,所以 (a,b)=(32​,34​)。
第 14 題cosA=53​>0,A 是銳角,sinA=54​,tanA=34​。tan(A+B)=1−tanAtanBtanA+tanB​=1−34​×734​+7​=−325​325​​=−1。A、B 是三角形的內角,0∘<A+B<180∘,所以 A+B=135∘,∠C=180∘−135∘=45∘。
用正切算可以直接由 tan(A+B)=−1 定出 A+B=135∘;若改用 sin(A+B)=22​​,還要再判斷 A+B 是 45∘ 還是 135∘。

05填充 11~14(第 15~18 題):三角形與四邊形中的和差角、二倍角

第 15 題直角三角形 BCD 中 BC=5、BD=3,所以 CD=4,sinB=54​、cosB=53​。AB=AC,所以 ∠C=∠B,∠A=180∘−2B。直角三角形 ACD 中 ∠ACD=90∘−A=2B−90∘,因此 cos∠ACD=cos(2B−90∘)=sin2B=2sinBcosB=2×54​×53​=2524​。
不用二倍角也可以:設 AC=AB=x,則 AD=x−3,由 (x−3)2+42=x2 得 x=625​,cos∠ACD=ACCD​=25/64​=2524​。
第 16 題兩角皆為銳角,cos∠ABC=257​、cos∠BCD=53​。兩角的和小於 180∘,延長 BA 與 CD 交於 P,則 ∠P=180∘−(∠ABC+∠BCD)。sinP=sin(∠ABC+∠BCD)=2524​×53​+257​×54​=54​,cosP=−cos(∠ABC+∠BCD)=−(257​×53​−2524​×54​)=53​。在 △PBC 用正弦定理:PB=sinP25sin∠BCD​=25,PC=sinP25sin∠ABC​=30。所以 PA=25−16=9、PD=30−15=15。在 △PAD 用餘弦定理:AD2=92+152−2×9×15×53​=144,AD=12。
也可以從 A、D 向 BC 作垂線:兩個垂足到 B、C 的距離分別是 16×257​=25112​ 與 15×53​=9,高分別是 25384​ 與 12;水平相差 25−25112​−9=25288​、鉛直相差 2584​,AD=(25288​)2+(2584​)2​=12。
第 17 題BC 是 ∠A 的對邊、AB 是 ∠C 的對邊。由正弦定理 sinA4​=sinC3​;A=2C,sinA=sin2C=2sinCcosC,代入得 2sinCcosC4​=sinC3​。sinC=0,所以 4=6cosC,cosC=32​。
第 18 題直角三角形 ACD 中(∠C=90∘),cosθ=ADAC​=65​。∠BAC=2θ,cos2θ=2cos2θ−1=2×3625​−1=187​。直角三角形 ABC 中 cos2θ=ABAC​,所以 AB=7/185​=790​。
圖形裡出現「兩倍的角」或「兩角之和」時,先把要求的量寫成那個角的三角函數,再套二倍角或和角公式。

06填充 15(第 19~20 題):圓周八等分的周長、面積與弦心距

第 19 題設圓心為 O。相鄰兩個等分點所夾的圓心角是 82π​=4π​。鋪色區域由弦 A1​A6​​、弦 A2​A5​​ 與弧 A1​A2​、弧 A5​A6​ 圍成。周長:兩段弧各長 2×4π​=2π​。A2​ 到 A5​ 隔三格,圓心角 43π​(A6​ 到 A1​ 也是隔三格),弦長 =2×2sin83π​=4sin67.5∘。由半角公式 sin267.5∘=21−cos135∘​=42+2​​,sin67.5∘=22+2​​​,弦長 =22+2​​。所以 k=2×2π​+2×22+2​​=π+42+2​​。面積:從 O 連到 A1​、A2​、A5​、A6​,把區域分成兩個扇形 OA1​A2​、OA5​A6​ 與兩個三角形 OA2​A5​、OA6​A1​。扇形各為 21​×22×4π​=2π​,三角形各為 21​×2×2×sin135∘=2​,所以 h=π+22​。答 (k,h)=(π+42+2​​, π+22​)。
四塊的圓心角 45∘+135∘+45∘+135∘=360∘,剛好繞圓心一圈,所以圓心在鋪色區域內,面積可以這樣拆。
第 20 題△OA1​A2​ 是腰長 2、頂角 45∘ 的等腰三角形。從 O 向 A1​A2​​ 作垂線,垂足 M 是中點,∠A1​OM=22.5∘,所以距離 OM=2cos22.5∘。由半角公式 cos222.5∘=21+cos45∘​=42+2​​,cos22.5∘=22+2​​​,距離為 2+2​​。
cos22.5∘=sin67.5∘,所以這個距離剛好是上一小題弦長 A2​A5​​ 的一半。
圓周等分點的問題都從圓心角出發:弧長、扇形面積用弧度,弦長與弦心距用半角的正弦、餘弦。

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