御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:三角函數(弧度量與扇形、三角函數的圖形與週期、和差角與倍角公式、正餘弦的疊合、極坐標)

北一女中 113 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 13 題,照原卷順序

單選題 4 題(每題 7 分,共 28 分)、多選題 3 題(每題 10 分,共 30 分)、選填題 6 題(每題 7 分,共 42 分),合計 100 分。答案已與學校公布的答案逐題核對,其中 1 題本站答案不同,理由見該題詳解

一、單選題(28 分)|說明:第 1 至 4 題為單選題,每題答對者得 7 分;答錯、未作答或畫記多於一個選項者得 0 分。
1
設 a=sin12∘cos34∘+cos56∘sin78∘,b=cos70∘cos40∘+cos50∘cos20∘,c=cos(−7)∘sin157∘+sin67∘cos83∘,試問 a,b,c 的大小關係為下列何者?
  1. (1) a>b>c
  2. (2) b>c>a
  3. (3) c>a>b
  4. (4) b>a>c
  5. (5) c>b>a
2
設 sinα=0.6,sinβ=0.8,cosα⋅cosβ<0,其中 α,β 為實數,試問 cos(α+β) 的值為下列何者?
  1. (1) −1
  2. (2) −0.96
  3. (3) 0
  4. (4) 0.96
  5. (5) 1
3
在直角三角形 △ABC 中,∠B=2π​(弳),∠A=2α(弳),以點 A 為圓心,AB 為半徑做圓弧 BD 交 AC 於 D。已知扇形 ADB 的面積為 △ABC 的 31​ 倍,試問 3αtan2α​ 的值為下列何者?
  1. (1) 2
  2. (2) 3
  3. (3) 4
  4. (4) 5
  5. (5) 6
4
設 180≤x≤360,且 (60x)∘ 與 x(弳)所代表的角為同界角,試問 x 的值較接近下列何者?
  1. (1) 190
  2. (2) 210
  3. (3) 240
  4. (4) 270
  5. (5) 300
二、多選題(30 分)|說明:第 5 至 7 題為多選題,每題全對得 10 分、錯一個選項得 9 分、錯二個選項得 7 分、錯三個選項得 4 分,其餘皆為 0 分。
5
試問下列哪些函數的圖形與 y=cos(2x−π) 的圖形重合?
  1. (1) y=sin(2x−2π​)
  2. (2) y=cos(2x−2π)
  3. (3) y=2cos(x−2π​)
  4. (4) y=sin(2x+23π​)
  5. (5) y=cos(2x+π)
6
將 y=f(x)=2sin3x 的函數圖形,先以 y 軸為基準線,水平伸縮為原來的 2 倍,再向右平移 π 單位,得到 y=g(x) 的函數圖形,試選出正確的選項。
  1. (1) y=f(x) 的函數圖形的週期為 6π
  2. (2) y=f(x) 的函數圖形對稱於直線 x=−6π​
  3. (3) 若 −4π​≤x≤3π​,則 f(x) 的最大值為 2,且最小值為 −2
  4. (4) g(x)=2sin(23x​−2π​)
  5. (5) y=g(x) 的函數圖形對稱於點 (3π​,0)
7
設 f(x)=3asinx−4bcosx,其中 a,b 為實數,試選出正確的選項。
  1. (1) 若 a=5, b=9,則 y=f(x) 的函數圖形,其振幅為 39
  2. (2) 若 a=b=2,則 f(x) 可寫成 f(x)=10sin(x−θ),其中 cosθ=53​, sinθ=−54​
  3. (3) 若 a=b=1,則 f(x) 可寫成 y=−5cos(x−φ),其中 cosφ=54​, sinφ=−53​
  4. (4) 若 a=b,則 f(x) 的最大值為 f(α),其中 cosα=−54​, sinα=53​
  5. (5) 若 3a=4b=2​,且 0≤x≤2π,則 f(x)>1 的解為 125π​<x<1213π​
三、選填題(42 分)|說明:第 A 至 F 題為選填題,每題完全答對得 7 分,答錯不倒扣,未完全答對不給分。(原卷題號 A~F,本頁編為第 8~13 題)
8
若 a1​=cos6π​,b1​=sin4π​,c1​=tan3π​,且 a+b+c=m​+n​,其中 m,n 為自然數,則 m+n=◯。
9
若 tanθ=4−15​​,則 tan2θ 的值為 ◯◯​​。
10
平面上,設極坐標系與直角坐標系的原點重合,且極軸恰為 x 軸的正向,若點 A[2,θ] 的直角坐標為 (−323​​,326​​),則點 B[3,2θ] 的直角坐標為 (◯◯, ◯◯◯​)。
11
若 −45π​≤x≤43π​,則方程式 tanx=cosx 的實根個數為 ◯。(原卷印「tanx≤cosx」,答案格印成分數形四格;依題意與學校參考答案,本頁改為等號、一格。)
12
設 7π≤3θ≤8π,若 sin2θ=178​,則 tanθ 的值為 ◯。(原卷印「sin2θ≤178​」,依題意與學校參考答案作等號。)
13
設 4π≤2θ≤5π,且坐標平面上有三條相異直線 L1​:2x+y−5=0,L2​:x−y+2=0,L3​:tanθx−y+3=3​。若此三條直線將平面分割成 6 個區域,則滿足上述條件的所有 θ 的和為 ◯◯◯◯​π。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(4)
第 2 題(2)
第 3 題(1)
第 4 題(4)
第 5 題(1)(4)(5)
第 6 題(2)(3)(5)
第 7 題(1)(3)(5)
第 8 題5
第 9 題36​​
第 10 題(−1, −22​)(學校參考答案印 (−1,−23​),見詳解)
第 11 題2
第 12 題4
第 13 題1255​π
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單選題(第 1~4 題):和差角公式、扇形面積、同界角

第 1 題答案 (4)。把每個式子湊成和差角公式。a:cos56∘=sin34∘、sin78∘=cos12∘,所以 a=sin12∘cos34∘+cos12∘sin34∘=sin46∘。b:cos50∘=sin40∘、cos20∘=sin70∘,所以 b=cos70∘cos40∘+sin70∘sin40∘=cos30∘=sin60∘。c:cos(−7∘)=cos7∘、sin157∘=sin23∘、sin67∘=cos23∘、cos83∘=sin7∘,所以 c=sin23∘cos7∘+cos23∘sin7∘=sin30∘。正弦在 0∘ 到 90∘ 遞增,sin60∘>sin46∘>sin30∘,即 b>a>c。
先用餘角關係把每一項換成同一組角度(12∘ 與 34∘、70∘ 與 40∘、23∘ 與 7∘),公式的形狀就出來了。
第 2 題答案 (2)。cos2α=1−0.36=0.64,cos2β=1−0.64=0.36,所以 ∣cosα∣=0.8、∣cosβ∣=0.6。已知 cosαcosβ<0,所以 cosαcosβ=−0.48。cos(α+β)=cosαcosβ−sinαsinβ=−0.48−0.6×0.8=−0.96。
不必知道 cosα、cosβ 哪一個是負的,和角公式裡只用到它們的乘積。
第 3 題答案 (1)。設 AB=r。扇形 ADB 的半徑是 r、圓心角是 2α(弳),面積 =21​r2⋅2α=r2α。直角在 B,BC=rtan2α,△ABC 面積 =21​⋅r⋅rtan2α=21​r2tan2α。由題意 r2α=31​⋅21​r2tan2α,得 tan2α=6α,所以 3αtan2α​=2。
扇形面積公式 21​r2θ 的 θ 要用弧度;這裡的圓心角是 2α,不是 α。
第 4 題答案 (4)。x 弳 =(π180x​)∘。兩角同界表示相差 360∘ 的整數倍:60x−π180x​=360k(k 為整數),即 x(60−π180​)=360k。π180​≈57.296,所以 x≈2.704360k​≈133.1k。k=1 時 x≈133.1,k=2 時 x≈266.3,k=3 時 x≈399.4;落在 180≤x≤360 的只有 x≈266.3,最接近 270。
1 弳約 57.3∘,和 60∘ 只差一點點,所以 x 要夠大,兩個角才會差到整數圈。

02多選題(第 5~7 題):圖形重合、伸縮平移、疊合

第 5 題答案 (1)(4)(5)。先化簡:cos(2x−π)=cos(π−2x)=−cos2x。(1) 對:sin(2x−2π​)=−sin(2π​−2x)=−cos2x。(2) 錯:cos(2x−2π)=cos2x,差一個負號。(3) 錯:2cos(x−2π​)=2sinx,振幅與週期都不同。(4) 對:sin(2x+23π​)=sin(2x−2π​+2π)=sin(2x−2π​)=−cos2x。(5) 對:2x+π 與 2x−π 相差 2π,餘弦值相同。
圖形重合就是兩個函數對每個 x 的值都相同,全部化成 ±cos2x 或 ±sin2x 再比。
第 6 題答案 (2)(3)(5)。(1) 錯:f(x)=2sin3x 的週期是 32π​。(2) 對:f(−6π​)=2sin(−2π​)=−2 是最小值,正弦型函數的圖形對稱於通過最高點或最低點的鉛直線。(3) 對:−4π​≤x≤3π​ 時 −43π​≤3x≤π,這個範圍包含 2π​ 與 −2π​,所以 sin3x 取得到 1 與 −1,最大值 2、最小值 −2。(4) 錯:水平伸縮為 2 倍是把 x 換成 2x​,得 y=2sin23x​;再向右平移 π 是把 x 換成 x−π,得 g(x)=2sin23(x−π)​=2sin(23x​−23π​),不是減 2π​。(5) 對:g(x)=2sin(23x​−23π​)=2cos23x​,g(3π​)=2cos2π​=0;正弦型函數的圖形對稱於它與中心線(這裡是 x 軸)的每個交點。
(4) 的平移是對 x 做,23​ 要乘進去:23​(x−π)=23x​−23π​。選項裡的 2sin(23x​−2π​)=−2cos23x​,和 g(x) 剛好差一個負號。
第 7 題答案 (1)(3)(5)。(1) 對:f(x)=15sinx−36cosx,振幅 152+362​=1521​=39。(2) 錯:f(x)=6sinx−8cosx=10(53​sinx−54​cosx);而 10sin(x−θ)=10(sinxcosθ−cosxsinθ),比較係數得 cosθ=53​、sinθ=54​,選項的 sinθ 多了負號。(3) 對:−5cos(x−φ)=−5cosxcosφ−5sinxsinφ,代入 cosφ=54​、sinφ=−53​ 得 −4cosx+3sinx,正是 a=b=1 時的 f(x)。(4) 錯:a=b 時 f(x)=a(3sinx−4cosx),f(α)=a(3⋅53​+4⋅54​)=5a。a>0 時 5a 是最大值;但 a<0 時最大值是 −5a,f(α)=5a 反而是最小值,所以不一定。(5) 對:3a=4b=2​ 時 f(x)=2​sinx−2​cosx=2sin(x−4π​)。f(x)>1 即 sin(x−4π​)>21​;0≤x≤2π 時 −4π​≤x−4π​≤47π​,在這個範圍內只有 6π​<x−4π​<65π​,即 125π​<x<1213π​。
(4) 題目只說 a,b 是實數,沒有說是正數;係數帶文字時要想到負數的情形。

03選填 A~C(第 8~10 題):特殊角、二倍角、極坐標

第 8 題cos6π​=23​​,所以 a=3​2​=323​​;sin4π​=22​​,所以 b=2​;tan3π​=3​,所以 c=3​1​=33​​。a+b+c=323​​+33​​+2​=3​+2​,所以 {m,n}={2,3},m+n=5。
第 9 題tan2θ=4−15​,所以 1−tan2θ=15​−3。tan2θ=1−tan2θ2tanθ​=15​−324−15​​​。化簡雙重根號:4−15​=28−215​​=2(5​−3​)2​,所以 4−15​​=2​5​−3​​。分母 15​−3=3​(5​−3​)。因此 tan2θ=2​⋅3​(5​−3​)2(5​−3​)​=6​2​=36​​。
也可以先平方:tan22θ=(15​−3)24(4−15​)​=6(4−15​)4(4−15​)​=32​;分子分母都是正的,所以 tan2θ=32​​=36​​。
第 10 題A[2,θ] 的直角坐標是 (2cosθ,2sinθ),所以 cosθ=−33​​、sinθ=36​​。二倍角公式:cos2θ=2cos2θ−1=32​−1=−31​;sin2θ=2sinθcosθ=2⋅36​​⋅(−33​​)=−9218​​=−322​​。B[3,2θ] 的直角坐標是 (3cos2θ,3sin2θ)=(−1,−22​)。
學校公布的參考答案這一題印 (−1,−23​),但 B 到原點的距離必須是 3:(−1)2+(−22​)2=9 符合,而 (−1)2+(−23​)2=13 不符合,所以本頁答案寫 (−1,−22​)。

04選填 D~F(第 11~13 題):數實根、由二倍角求正切、三直線分割平面

第 11 題tanx=cosx 即 cosxsinx​=cosx(cosx=0),sinx=cos2x=1−sin2x,sin2x+sinx−1=0,sinx=2−1±5​​。負的那個小於 −1 不合,所以 sinx=25​−1​≈0.618(此時 cosx=0)。設 β 是 0 到 2π​ 之間滿足 sinβ=25​−1​ 的角;因為 sin6π​=0.5<0.618<0.707≈sin4π​,所以 6π​<β<4π​。全部的解是 x=β+2kπ 或 x=π−β+2kπ(k 為整數)。在 −45π​≤x≤43π​ 內:x=β 合;x=π−β 介於 43π​ 與 65π​ 之間,超過 43π​,不合;x=−π−β 介於 −45π​ 與 −67π​ 之間,合;x=β−2π 小於 −45π​,不合。共 2 個實根。
原卷這一題印的是「方程式 tanx≤cosx 的實根個數」,答案格也印成分數形四格;依題意(問實根個數)與學校參考答案 2,方程式應為 tanx=cosx,本頁題幹寫等號、答案格改為一格。兩個端點附近要仔細比:π−β 與 −π−β 離端點都不到 12π​,一個在範圍外、一個在範圍內。
第 12 題設 t=tanθ。sin2θ=2sinθcosθ=sin2θ+cos2θ2sinθcosθ​=1+t22t​(分子分母同除以 cos2θ)。由 1+t22t​=178​ 得 8t2−34t+8=0,4t2−17t+4=0,(4t−1)(t−4)=0,t=4 或 t=41​。再看範圍:37π​≤θ≤38π​,與 3π​ 到 32π​ 的角同界;在第一象限的部分 tanθ≥tan3π​=3​,在第二象限的部分 tanθ<0。41​<3​ 不合,所以 tanθ=4。
原卷這一題印的是「sin2θ≤178​」,照不等式 tanθ 不會是單一的值;依題意與學校參考答案 4,條件應為 sin2θ=178​,本頁題幹寫等號。
第 13 題三條相異直線把平面分成的區域數:兩兩相交且不共點是 7 個;三線共點是 6 個;恰有兩條平行(第三條與它們相交)是 6 個;三條都平行是 4 個。L1​ 斜率 −2、L2​ 斜率 1,兩線不平行,交點由 2x+(x+2)−5=0 得 (1,3)。L3​:y=tanθx+3−3​,斜率是 tanθ。分成 6 個區域有三種可能:(甲)L3​ 過 (1,3):tanθ+3−3​=3,tanθ=3​。(乙)L3​∥L2​:tanθ=1,此時 L3​:x−y+3−3​=0 與 L2​ 不重合,可以。(丙)L3​∥L1​:tanθ=−2。範圍是 2π≤θ≤25π​,與 0 到 2π​ 的角同界,tanθ≥0(θ=25π​ 時正切無意義),所以(丙)無解;(甲)得 θ=2π+3π​=37π​;(乙)得 θ=2π+4π​=49π​。和為 1228π​+1227π​=1255​π。
「分成 6 個區域」有共點與平行兩類情形,都要列;列完再用 θ 的範圍刪掉 tanθ=−2。
用公式解出幾個候選值之後,最後一步都是回到角度的範圍:看象限定正負、看端點定個數。

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北一女中 113 上 高二第一次段考數學哪幾題最容易錯?

多選第 6 題選項 (4) 平移時係數要乘進括號裡;多選第 7 題選項 (4) 沒有說 a 是正數,a 為負時那一點是最小值;選填 D(本頁第 11 題)有兩個候選解離範圍端點很近,一個在內一個在外;選填 F(第 13 題)分成 6 個區域有三線共點與兩線平行兩類情形。詳解逐題寫在本頁。

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