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、和差角與倍角公式、正餘弦的疊合)

高雄新興高中 109 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 18 題,照原卷順序

複選題 3 題(每題 5 分,共 15 分)、單選題 3 題(每題 5 分,共 15 分)、填充題 8 題共 9 格(共 54 分,依答對題數給分)、計算題 2 題(每題 8 分,共 16 分,第 2 題兩小題各 4 分),合計 100 分。卷頭科目印的是「高二數學科」,沒有印數學A。本頁題號全卷連續:第 1~3 題是原卷複選第 1~3 題,第 4~6 題是單選第 1~3 題,第 7~9 題是填充第 1~3 題,第 10、11 題是填充第 4 題的兩格,第 12~15 題是填充第 5~8 題,第 16 題是計算第 1 題,第 17、18 題是計算第 2 題的 (1)(2)。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算。

第一大題:複選題(每題至少一個選項是正確的),每題 5 分,共 15 分(每題全對得 5 分,錯一個選項得 3 分,錯兩個選項得 1 分,錯三個以上得 0 分)
1
有關函數 f(x)=−2sin(21​x+3π​)+1 的敘述,下列哪些選項正確?
  1. (A) 最小正週期為 4π
  2. (B) 最大值為 3
  3. (C) 圖形對稱於直線 x=−6π​
  4. (D) 振幅為 2
  5. (E) 圖形平移後可與 y=cos(21​x) 的圖形重疊
2
關於函數值的大小,下列哪些選項是正確的?
  1. (A) cos10>sin10
  2. (B) sin21​>21​
  3. (C) cos1>sin1∘
  4. (D) sinπ>sinπ∘
  5. (E) cos6π​>sin6π​
3
若點 (cosθ,sinθ) 在第三象限,則下列選項哪些正確?
  1. (A) θ 為第三象限角
  2. (B) 2θ​ 必為第二象限角
  3. (C) 點 (tanθsinθ,cosθ) 在第三象限
  4. (D) 點 (sin2θ,cos2θ) 在第二象限
  5. (E) tan2θ 必大於 0
第二大題:單選題,每題 5 分,共 15 分
4
若 0≤x<2π,3cosx+4sinx 的最大值為多少?
  1. (A) 7
  2. (B) 5
  3. (C) 4
  4. (D) 3
  5. (E) 2​
5
10 弳是第幾象限角?
  1. (A) 第一象限
  2. (B) 第二象限
  3. (C) 第三象限
  4. (D) 第四象限
  5. (E) 都不是
6
下列哪一個函數值最大?
  1. (A) sin43π​
  2. (B) cos5π​
  3. (C) sin1
  4. (D) cos1
  5. (E) sin2
第三大題:填充題,共 54 分(答對題數 1、2、3、4、5、6、7、8、9,得分依序為 8、16、24、30、36、42、46、50、54)
7
求 sin85π​cos85π​= ____。
8
△ABC 中,若 tanA=2,tanB=3,則 ∠C= ____ 弳。
9
求方程式 3sinx=21​x−1 的實數解有 ____ 個。
第 10~11 題為同一題的兩格(原卷填充第 4 題)(第 10~11 題) 一扇形的圓心角為 3π​,半徑為 9,有一內切圓(如圖),其灰色部分的周界長為 ____(1)____,面積為 ____(2)____。
10
(1) 灰色部分的周界長為 ____。
載入中...
11
(2) 灰色部分的面積為 ____。
12
設 f(x)=2sinx−23​sin(x−6π​),若 f(x) 週期為 A、振幅為 B,求 (A,B) 為 ____。
13
如附圖,ABCD,CDEF,EFGH,GHIJ 皆為正方形,若 ∠AOC=θ,則 tanθ 為 ____。
載入中...
14
求 3sin10∘1​−3cos10∘3​​ 之值為 ____。
15
若 6π​≤x≤67π​,若 y=sinx−3​cosx,求 y 的範圍為 ____。
第四大題:計算題,每題 8 分,共 16 分(請在答案卷上寫下計算過程)
16
有一函數 y=asin(bx+c)+d(a,b 都是正數,0<c<2π),其部分圖形如下,試求:a,b,c,d 各是多少。
載入中...
第 17~18 題為題組(原卷計算第 2 題)(第 17~18 題) 若 tanθ 為方程式 7x2−18x+7=0 的一根,求:
17
(1) sin2θ= ____。(4 分)
18
(2) (sinθ−cosθ)2= ____。(4 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(A)(B)(D)
第 2 題(C)(E)
第 3 題(A)(C)
第 4 題(B)
第 5 題(C)
第 6 題(E)
第 7 題−42​​
第 8 題4π​
第 9 題5
第 10 題63​+2π
第 11 題93​−3π
第 12 題(2π,2)
第 13 題117​
第 14 題34​
第 15 題−1≤y≤2
第 16 題a=3,b=3π​,c=6π​,d=21​
第 17 題97​
第 18 題92​
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

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01複選題(第 1~3 題):正弦函數的性質、弧度與度、象限與正負

第 1 題答案 (A)(B)(D)。(A) 對:x 的係數是 21​,週期 =21​2π​=4π。(B) 對:−1≤sin(21​x+3π​)≤1,乘上 −2 再加 1,得 −1≤f(x)≤3,最大值 3(在正弦值為 −1 時取得)。(D) 對:振幅是最大值與最小值之差的一半,23−(−1)​=2。(C) 錯:正弦曲線的對稱軸一定通過最高點或最低點,但 f(−6π​)=−2sin(−12π​+3π​)+1=−2sin4π​+1=1−2​,既不是 3 也不是 −1。(E) 錯:平移不會改變圖形的高低差,f(x) 的最大值與最小值相差 4,而 y=cos(21​x) 只相差 2,怎麼平移都疊不起來。
對稱軸在 21​x+3π​=2π​+kπ,即 x=3π​+2kπ(k 為整數)。(E) 的兩個函數週期相同(都是 4π),差別只在振幅。
第 2 題答案 (C)(E)。沒有寫「°」的角是弧度。(A) 錯:3π≈9.42、27π​≈11.00,所以 3π<10<27π​,10 弳是第三象限角,而且 10−3π≈0.58<4π​,也就是與 x 軸負向的夾角不到 4π​:cos10≈−0.84,sin10≈−0.54,cos10<sin10。(B) 錯:6π​≈0.524,所以 0<21​<6π​;正弦在 0 到 2π​ 遞增,sin21​<sin6π​=21​。(C) 對:1 弳約 57.3∘,cos1>cos60∘=21​;而 sin1∘<sin30∘=21​,所以 cos1>sin1∘。(D) 錯:sinπ=0,而 π∘≈3.14∘ 是很小的正銳角,sinπ∘>0。(E) 對:cos6π​=23​​>21​=sin6π​。
(B) 是「正的弧度角 x 恆有 sinx<x」的特例:單位圓上,弧長 x 比它對應的鉛直高度 sinx 長。
第 3 題答案 (A)(C)。點在第三象限,表示 cosθ<0 且 sinθ<0。(A) 對:點 (cosθ,sinθ) 就是角 θ 的終邊與單位圓的交點,它在第三象限,θ 就是第三象限角。(C) 對:tanθ=cosθsinθ​>0,所以 tanθsinθ<0,又 cosθ<0,兩個坐標都是負的。(B) 錯:第三象限角可寫成 180∘+360∘k<θ<270∘+360∘k(k 為整數),所以 90∘+180∘k<2θ​<135∘+180∘k;k 是奇數時 2θ​ 在第四象限(例如 θ=−150∘,2θ​=−75∘),不是「必為」第二象限角。(D) 錯:這個點的橫坐標是 sin2θ=2sinθcosθ>0,點一定在 y 軸的右側,不可能在第二象限(例如 θ=200∘ 時,2θ=400∘ 與 40∘ 同界,sin2θ>0、cos2θ>0,點在第一象限)。(E) 錯:取 θ=240∘,2θ=480∘ 與 120∘ 同界,tan2θ=−3​<0。
(D) 要注意坐標的順序是 (sin2θ,cos2θ),正弦在前。至於角 2θ 本身,終邊落在 x 軸上方(sin2θ>0),可能是第一象限角、第二象限角,也可能剛好在 y 軸正向(θ=225∘ 時 tan2θ 沒有定義)。若把 θ 限定在 180∘ 到 270∘,2θ​ 落在 90∘ 到 135∘,(B) 就成立;題目沒有這個限制,所以本頁判 (B) 錯。

02單選題(第 4~6 題,原卷單選第 1~3 題):疊合求最大值、弧度與象限、比大小

第 4 題答案 (B)。疊合:32+42​=5,3cosx+4sinx=5(54​sinx+53​cosx)=5sin(x+φ),其中 cosφ=54​、sinφ=53​。0≤x<2π 剛好走完一整個週期,sin(x+φ) 取得到 1,所以最大值是 5。
最大值發生在 x+φ=2π​,這時 sinx=cosφ=54​、cosx=sinφ=53​,代回 3×53​+4×54​=5。把係數直接相加得到 7 是錯的,因為 sinx 與 cosx 不會同時等於 1。
第 5 題答案 (C)。轉一圈是 2π≈6.28 弳,10−2π≈3.72,所以 10 弳與 3.72 弳同界。π≈3.14、23π​≈4.71,π<3.72<23π​,是第三象限角。
換成度來看:10 弳 ≈573∘,573∘−360∘=213∘,在 180∘ 與 270∘ 之間。
第 6 題答案 (E)。把五個值都化成 0 到 2π​ 之間的正弦:sin43π​=sin4π​(4π​≈0.785);cos5π​=sin(2π​−5π​)=sin103π​(103π​≈0.942);sin1;cos1=sin(2π​−1)(2π​−1≈0.571);sin2=sin(π−2)(π−2≈1.142)。正弦在 0 到 2π​ 遞增,角最大的是 π−2,所以 sin2 最大。
五個值大約是 0.707、0.809、0.841、0.540、0.909。

03填充題(第 7~9 題,原卷填充第 1~3 題):二倍角、三角形的內角、解的個數

第 7 題用正弦的二倍角公式 sin2α=2sinαcosα:sin85π​cos85π​=21​sin45π​=21​×(−22​​)=−42​​。
85π​ 是第二象限角,正弦為正、餘弦為負,乘積是負的,與答案的正負相符。
第 8 題三角形內角和是 π,C=π−(A+B),所以 tanC=−tan(A+B)。tan(A+B)=1−tanAtanBtanA+tanB​=1−62+3​=−1,得 tanC=1。C 是三角形的內角,0<C<π,所以 ∠C=4π​。
題目要的單位是弳,不要寫成 45∘。
第 9 題在同一個坐標平面畫 y=3sinx 與直線 y=21​x−1,數交點。−3≤3sinx≤3,交點只可能在 −3≤21​x−1≤3,即 −4≤x≤8。分段看:① −4≤x≤−π:這段 sinx≥0,直線的值不超過 −2π​−1<0,沒有交點。② −π<x<0:曲線是一個往下的谷,由 0 降到 −3 再回到 0;直線由約 −2.57 升到 −1。兩端曲線都在直線上方,谷底 x=−2π​ 處曲線是 −3、直線約 −1.79,曲線在下方,所以谷底的左右兩側各至少交一次;這一段曲線是向上彎的(開口朝上的谷),與一條直線最多交 2 點,所以恰交 2 點。③ 0≤x≤π:x=0 時曲線(0)在直線(−1)上方,x=π 時曲線(0)在直線(約 0.57)下方,兩端一上一下,中間至少交一次;這一段曲線是向下彎的(開口朝下的峰),與一條直線最多交 2 點,而交 2 點時兩端會在直線的同一側,所以恰交 1 點。④ π<x≤2π:sinx≤0,直線是正的,沒有交點。⑤ 2π<x≤8:x=2π 時直線(約 2.14)在上;x=25π​≈7.85 時曲線到最高點 3,直線是 45π​−1≈2.93,曲線在上;x=8 時直線剛好是 3,曲線是 3sin8≈2.97,直線又在上,所以峰頂的左右兩側各至少交一次;這一段曲線是向下彎的(開口朝下的峰),與一條直線最多交 2 點,所以恰交 2 點。合計 2+1+2=5 個。
五個解大約是 x=−2.33、−0.41、2.98、7.40、7.96。最後兩個靠得很近:關鍵是直線在 x=25π​ 的高度 45π​−1 比 3 小一點點(因為 π<3.2),曲線的峰頂剛好冒出直線上方;畫圖時這裡要用數字確認,不能只憑目測。

04填充題(第 10、11 題,原卷填充第 4 題的兩格):扇形的內切圓

第 10 題設扇形的圓心為 O,內切圓的圓心為 R、半徑為 r,內切圓與兩條半徑的切點為 P、Q。R 到兩條半徑等距,所以在圓心角的平分線上,∠ROP=6π​;直角三角形 ORP 中 OR=sin6π​r​=2r。內切圓又與扇形的弧相切,切點在 OR 的延長線上:OR+r=9,3r=9,r=3,OR=6,OP=OQ​=62−32​=33​。灰色部分由 OP、OQ​ 與內切圓上靠近 O 的弧 PQ 圍成。∠PRQ=2×(2π​−6π​)=32π​,弧 PQ 的長 =3×32π​=2π。周界長 =33​+33​+2π=63​+2π。
P、Q、R 是本頁為了說明自己取的名字,原卷的圖沒有標。周界長約 16.68。弧長 rθ 的 θ 要用弧度。
第 11 題沿用上一格的記號。灰色部分 = 四邊形 OPRQ− 扇形 RPQ。四邊形 OPRQ 是兩個全等的直角三角形,面積 =2×21​×33​×3=93​。扇形 RPQ 的半徑 3、圓心角 32π​,面積 =21​×32×32π​=3π。所以灰色部分的面積 =93​−3π。
約 6.16。

05填充題(第 12、13 題,原卷填充第 5、6 題):展開後疊合、方格中的夾角

第 12 題先用差角公式展開:sin(x−6π​)=23​​sinx−21​cosx,所以 23​sin(x−6π​)=3sinx−3​cosx,f(x)=2sinx−3sinx+3​cosx=−sinx+3​cosx。疊合:(−1)2+(3​)2​=2,f(x)=2(−21​sinx+23​​cosx)=2sin(x+32π​)。週期 A=2π,振幅 B=2,(A,B)=(2π,2)。
也可以寫成 2cos(x+6π​),週期與振幅相同。不可以把兩項的振幅 2 與 23​ 直接相加或相減。
第 13 題設正方形邊長為 1。A、O、J 共線,C、O、I 共線。設 ∠AJB=α、∠ICJ=β:直角三角形 ABJ 中 tanα=BJAB​=41​;直角三角形 CJI 中 tanβ=CJIJ​=31​。在三角形 OCJ 中,∠OJC=α、∠OCJ=β,而 ∠AOC 是它在頂點 O 的外角,所以 θ=α+β。tanθ=1−tanαtanβtanα+tanβ​=1−121​41​+31​​=1211​127​​=117​。
本頁的附圖是示意圖,方格畫得比正方形略寬,角度不要用量的。用坐標檢查:取 B(0,0),則 A(0,1)、C(1,0)、I(4,1)、J(4,0),兩線交於 O(716​,73​),結果相同。

06填充題(第 14、15 題,原卷填充第 7、8 題):通分後疊合、在範圍內求值域

第 14 題通分:3sin10∘1​−3cos10∘3​​=3sin10∘cos10∘cos10∘−3​sin10∘​。分子疊合:cos10∘−3​sin10∘=2(21​cos10∘−23​​sin10∘)=2(sin30∘cos10∘−cos30∘sin10∘)=2sin20∘。分母用二倍角:3sin10∘cos10∘=23​sin20∘。所以原式 =23​sin20∘2sin20∘​=34​。
第 15 題疊合:y=sinx−3​cosx=2(21​sinx−23​​cosx)=2sin(x−3π​)。6π​≤x≤67π​ 時,−6π​≤x−3π​≤65π​。這段角度包含 2π​,正弦最大是 1;兩個端點 sin(−6π​)=−21​、sin65π​=21​,最小是 −21​。所以 −21​≤sin(x−3π​)≤1,−1≤y≤2。
最大值 2 在 x=65π​,最小值 −1 在左端點 x=6π​。最小值不是 −2,因為角度走不到波谷。

07計算題一(第 16 題,原卷計算第 1 題):由圖形決定正弦函數的係數

第 16 題由圖,最高點是 (1,27​),它右邊相鄰的最低點是 (4,−25​)。a>0 時,y=asin(bx+c)+d 的最大值是 d+a、最小值是 d−a:d+a=27​,d−a=−25​,解得 a=3,d=21​。相鄰的最高點與最低點相隔半個週期:半週期 =4−1=3,週期 6;b>0,b2π​=6,b=3π​。x=1 是最高點,sin(3π​+c)=1,3π​+c=2π​+2kπ,c=6π​+2kπ(k 為整數);在 0<c<2π 內只有 c=6π​。所以 a=3,b=3π​,c=6π​,d=21​,即 y=3sin(3π​x+6π​)+21​。
檢查:x=4 時 34π​+6π​=23π​,y=−3+21​=−25​,相符。圖上的 A 點是圖形與 y 軸的交點,x=0 時 y=3sin6π​+21​=2,題目沒有問。
由圖求 y=asin(bx+c)+d:最高、最低的平均是 d,差的一半是 a;相鄰最高點與最低點的橫坐標差是半個週期,用來求 b;最後代最高點求 c。

08計算題二(第 17、18 題,原卷計算第 2 題):用正切表示二倍角的正弦

第 17 題設 t=tanθ。t 是方程式的根:7t2−18t+7=0,即 7(t2+1)=18t,1+t2=718​t(t=0 不是根,所以 t=0)。把二倍角的正弦用正切表示:sin2θ=2sinθcosθ=sin2θ+cos2θ2sinθcosθ​,分子分母同除以 cos2θ,得 sin2θ=1+tan2θ2tanθ​=718​t2t​=97​。
方程式的兩根是 79±42​​,兩根相乘等於 1(互為倒數)。不論 tanθ 是哪一根,上面的算法都得到同一個值,所以不必把根解出來。
第 18 題展開:(sinθ−cosθ)2=sin2θ−2sinθcosθ+cos2θ=1−sin2θ=1−97​=92​。

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第 2 題要先分清楚哪些角是弧度、哪些是度,10 弳是第三象限角;第 3 題只知道 θ 是第三象限角,二分之 θ 可能在第二或第四象限,選項 D 的點橫坐標是 2θ 的正弦、一定是正的;第 9 題直線在 x 等於二分之五 π 的高度只比 3 低一點點,右邊那個峰會多出兩個交點,共五個解;第 15 題最小值在端點而不是波谷;第 17 題不必解出根,把二倍角的正弦用正切表示就能直接代。詳解逐題寫在本頁。

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題目取自高雄新興高中 109 學年度上學期 高二第一次段考 數學A,由御藍教育重新打字排版;答案逐題重新計算,詳解為御藍教育撰寫。

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