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)

高雄新興高中 110 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

多重選擇題 4 題(24 分)、填充題 10 格(每格 5 分,共 50 分)、計算題 2 題(26 分:第 1 題四小題各 3 分,第 2 題兩小題各 7 分),合計 100 分;答案卷的計算題欄印有「計算題請詳列計算過程,否則不予計分」。本頁全卷連續編號:第 5~14 題是原卷填充第 1~9 題(第 11、12 題為填充第 7 題的兩格),第 15~18 題是計算第 1 題的四小題,第 19、20 題是計算第 2 題的兩小題。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算。

一、多重選擇題:24%(每題 6 分;錯一個得 4 分,錯兩個得 2 分,錯三個全錯)
1
關於三角函數值的大小,下列哪一個選項是正確的?
  1. (A) cos1>sin1∘
  2. (B) sin10>cos10∘
  3. (C) tan10>cos10
  4. (D) cos21​>21​
  5. (E) cosπ2>0
2
在 △ABC 中,其三內角 ∠A、∠B、∠C 之對邊長分別為 a、b、c,若 tanB=43​,cosC=−135​ 且 b=13,則下列何者正確?
  1. (A) sinC=1312​
  2. (B) sinA=6533​
  3. (C) a=11
  4. (D) c=15
  5. (E) △ABC 之面積為 66。
3
有關 y=f(x)=2sin(3x−6π​)−1(x 為實數)之圖形,下列敘述何者正確?
  1. (A) 週期為 32π​
  2. (B) −2≤f(x)≤2
  3. (C) f(x) 在 x=95π​ 時有最小值
  4. (D) 其圖形對稱於直線 x=95π​
  5. (E) 其圖形會與 y=2sin(3x) 向右 6π​ 單位,再向下 1 單位重合
4
如圖是函數 y=f(x)=asin(bx+c)+k 的部分圖形,其中 a,b,c 都是正數,已知 y=f(x) 的圖形有頂點 A(21​,1),B(2,−3),則下列何者正確?
  1. (A) a=2
  2. (B) b=34π​
  3. (C) k=2
  4. (D) c 值可以是 613π​
  5. (E) 若實數 α 使 f(α)=0,則 α 必為整數。
載入中...
二、填充題:50%(每格 5 分,共 10 格)
5
求 cos138∘cos60∘cos78∘−cos48∘sin78∘sin210∘= ____。
6
設 π<α<23π​,−2π​<β<0 且 tanα=21​,tanβ=−31​,則 α−β= ____。
7
已知圓 C 的圓心在原點,半徑為 10,設甲、乙兩人從圓上一點 P(10,0) 依逆時針方向繞著此圓同時出發,若乙的速度是甲的兩倍,試問當甲第一次走到坐標 (6,8) 時,乙的坐標為 ____。
8
在三點半時,鐘面上時針與分針所夾的銳角為 ____。
載入中...
9
如圖,半徑分別為 3 及 1 之兩圓 C1​ 及 C2​ 外切於 P 點,圓心分別為 O1​ 及 O2​,設一外公切線段為 AB,A、B 分別表切點,則陰影部分的面積為 ____。
載入中...
10
當 −2π≤x≤2π,試求方程式 x+tan(2x​)=0 的實根個數有 ____ 個。
第 11~12 題為題組(原卷填充第 7 題)(第 11~12 題) 新興遊樂場有座圓形摩天輪直徑為 50 公尺,其圓心離地面 30 公尺,並且依逆時針方向等速率運轉,每轉一圈需時 15 分鐘。一位同學在摩天輪最低位置時入座,則:
11
(1) 這位同學入座 10 分鐘後離地面的高度為 ____ 公尺。
載入中...
12
(2) 若這位同學入座 x 分鐘後,離地面的高度可表為 asin(bx−2π​)+c 公尺,a>0,b>0,則序組 (a,b,c)= ____。
13
設 x∈R,若 y=3sin2x+43​sinxcosx−cos2x 的最大值為 M,最小值 m;則序對 (M,m)= ____。
14
設 0≤x≤2π,若 2sin2x−3cosx≤0,則 x 範圍為 ____。
三、計算題:26%
第 15~18 題為題組(原卷計算第 1 題)(第 15~18 題) 若 23π​<θ<2π,且 sinθ+cosθ=51​,試求
15
(1) sin2θ= ____(3%)
16
(2) sinθ−cosθ= ____(3%)
17
(3) cosθ= ____(3%)
18
(4) sin2θ​= ____(3%)
第 19~20 題為題組(原卷計算第 2 題)(第 19~20 題) 若 0≤x≤π 設,且 f(x)=2cos(3π​−x)−2cosx+3,試求
19
(1) f(x) 在 x= ____,有最小值 = ____。(7%)
20
(2) f(x) 在 x= ____,有最大值 = ____。(7%)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(A)(C)(D)
第 2 題(A)(B)(C)(E)
第 3 題(A)(C)(D)
第 4 題(A)(D)(E)
第 5 題41​
第 6 題45π​
第 7 題(−514​,548​)
第 8 題75∘(即 125π​ 弧度)
第 9 題43​−611π​
第 10 題3
第 11 題42.5
第 12 題(25,152π​,30)
第 13 題(5,−3)
第 14 題0≤x≤3π​ 或 35π​≤x≤2π
第 15 題−2524​
第 16 題−57​
第 17 題54​
第 18 題1010​​
第 19 題x=0,最小值 2
第 20 題x=32π​,最大值 5
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

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01多重選擇題(第 1、2 題):弧度與象限、三角形中的和角公式

第 1 題答案 (A)(C)(D)。沒有寫度的記號的角是弧度;π≈3.14,1 弧度約 57.3∘。(A) 對:0<1<3π​,餘弦在 0 到 π 之間遞減,所以 cos1>cos3π​=21​;而 sin1∘<sin30∘=21​。(B) 錯:3π≈9.42<10<27π​≈11.0,10 弧度是第三象限角,sin10<0;cos10∘>0。(C) 對:10 弧度在第三象限,tan10>0,cos10<0。(D) 對:0<21​<3π​,所以 cos21​>cos3π​=21​。(E) 錯:π2≈9.87,同樣介於 3π 與 27π​ 之間,是第三象限角,cosπ2<0。
題幹寫「哪一個選項」,但本大題是多重選擇題,逐一判斷後成立的有三個。數值:cos1≈0.540、sin10≈−0.544、tan10≈0.648、cos10≈−0.839、cos21​≈0.878、cosπ2≈−0.903。
第 2 題答案 (A)(B)(C)(E)。tanB=43​>0,B 是銳角:sinB=53​、cosB=54​。(A) 對:C 是三角形的內角,sinC>0,sinC=1−16925​​=1312​。(B) 對:A=180∘−(B+C),所以 sinA=sin(B+C)=sinBcosC+cosBsinC,代入得 sinA=53​×(−135​)+54​×1312​=65−15+48​=6533​ (C) 對:正弦定理 sinAa​=sinBb​=13÷53​=365​,所以 a=365​×6533​=11。(D) 錯:c=365​×1312​=20。(E) 對:面積 =21​absinC=21​×11×13×1312​=66。

02多重選擇題(第 3、4 題):正弦函數圖形的週期、對稱軸與係數

第 3 題答案 (A)(C)(D)。(A) 對:週期 =32π​。(B) 錯:−1≤sin(3x−6π​)≤1,所以 −3≤f(x)≤1。(C) 對:x=95π​ 時 3x−6π​=35π​−6π​=23π​,正弦值是 −1,f(x)=−3 是最小值。(D) 對:通過最低點(或最高點)的鉛直線是圖形的對稱軸,由 (C),x=95π​ 通過最低點。(E) 錯:y=2sin3x 向右平移 6π​ 是把 x 換成 x−6π​,得 2sin(3x−2π​),不是 2sin(3x−6π​)。
f(x)=2sin3(x−18π​)−1,所以正確的平移是向右 18π​ 單位,再向下 1 單位。
第 4 題答案 (A)(D)(E)。最高點的 y 坐標是 1,最低點是 −3:中心 k=21+(−3)​=−1,振幅 a=21−(−3)​=2(a>0)。(A) 對、(C) 錯。由圖,A、B 是相鄰的最高點與最低點,相隔半個週期:半週期 =2−21​=23​,週期 3,b=32π​,(B) 錯。(D) 對:x=21​ 是最高點,32π​×21​+c=2π​+2nπ,c=6π​+2nπ(n 為整數),n=1 時 c=613π​。(E) 對:f(x)=2sin(32π​x+6π​)−1,f(α)=0 即 sin(32π​α+6π​)=21​,所以 32π​α+6π​=6π​+2nπ 或 65π​+2nπ,解得 α=3n 或 α=3n+1,都是整數。
與圖相符:圖形通過原點與 (1,0),下一個與 x 軸的交點在 x=3。

03填充題(第 5~7 題,原卷填充第 1~3 題):和差角公式與倍角公式

第 5 題cos60∘=21​,sin210∘=−21​,所以原式 =21​(cos138∘cos78∘+cos48∘sin78∘)。又 cos48∘=sin42∘=sin(180∘−42∘)=sin138∘,括號裡就是 cos138∘cos78∘+sin138∘sin78∘=cos(138∘−78∘)=cos60∘=21​。所以原式 =21​×21​=41​。
第 6 題正切的差角公式: tan(α−β)=1+tanαtanβtanα−tanβ​=1−61​21​+31​​=65​65​​=1 再看角的範圍:π<α<23π​,0<−β<2π​,相加得 π<α−β<2π。這個範圍內正切值為 1 的角只有 45π​,所以 α−β=45π​。
只由 tan(α−β)=1 會得到 4π​+nπ,一定要用範圍選出其中一個。
第 7 題設甲走到 (6,8) 時轉過的角為 θ,第一次到達,所以 0<θ<2π​,且 cosθ=106​=53​、sinθ=108​=54​。兩人在同一個圓上,乙的速度是甲的兩倍,同樣時間內乙走的弧長是甲的兩倍,轉過的角是 2θ。倍角公式:cos2θ=cos2θ−sin2θ=259​−2516​=−257​,sin2θ=2sinθcosθ=2524​。乙的坐標 =(10cos2θ,10sin2θ)=(−514​,548​)。
即 (−2.8,9.6),在第二象限;2θ<π,乙還沒繞完一圈。

04填充題(第 8~10 題,原卷填充第 4~6 題):鐘面夾角、扇形面積、實根個數

第 8 題鐘面一圈 360∘ 分成 12 大格,每大格 30∘。三點半時分針指著 6;時針從 3 往 4 走了半格,位置在 3.5。兩針相隔 6−3.5=2.5 大格,夾角 =2.5×30∘=75∘,換成弧度是 75×180π​=125π​。
時針不是停在 3:半小時內它走了 30∘×21​=15∘,所以不是 90∘。
第 9 題兩圓外切,O1​O2​​=3+1=4。半徑與切線垂直,所以 O1​A​、O2​B​ 都垂直 AB,兩者平行。過 O2​ 作 O2​E​ 垂直 O1​A​ 於 E(圖中虛線),ABO2​E 是矩形,AE=1,O1​E​=3−1=2,AB=O2​E​=42−22​=23​。直角三角形 O1​EO2​ 中 cos∠AO1​O2​=42​=21​,∠AO1​O2​=3π​;O1​A​ 與 O2​B​ 平行,同側內角互補,∠BO2​O1​=32π​。陰影 = 梯形 O1​ABO2​− 扇形 O1​AP− 扇形 O2​BP。梯形面積 =2(3+1)×23​​=43​;扇形 O1​AP=21​×32×3π​=23π​;扇形 O2​BP=21​×12×32π​=3π​。所以陰影面積 =43​−23π​−3π​=43​−611π​。
約 1.17。扇形面積公式 21​r2θ 的 θ 要用弧度。
第 10 題方程式即 tan2x​=−x,在同一個坐標平面畫 y=tan2x​ 與直線 y=−x,數交點。y=tan2x​ 的週期是 2π,在 x=±π 沒有定義(鉛直漸近線)。① −π<x<π:tan2x​ 遞增,−x 遞減,最多交一點;x=0 時兩邊都是 0,所以恰有一個交點。② π<x≤2π:tan2x​ 由負無限大遞增到 0,直線由 −π 遞減到 −2π;靠近 x=π 時曲線在直線下方,x=2π 時曲線(0)在直線(−2π)上方,所以恰交一點。③ −2π≤x<−π:兩個圖形都對稱於原點,同樣恰交一點。合計 3 個實根。
三個根大約是 x=0 與 x≈±3.67。

05填充題(第 11、12 題,原卷填充第 7 題):摩天輪的高度

第 11 題半徑 25 公尺,圓心離地 30 公尺。15 分鐘轉一圈,10 分鐘轉了 1510​ 圈,轉過的角是 2π×32​=34π​。從最低點(圓心正下方)出發,轉過 φ 之後,位置比圓心低 25cosφ,高度是 30−25cosφ。代 φ=34π​:30−25×(−21​)=42.5 公尺。
檢查:φ=0 時高度 5(最低點),φ=π 時高度 55(最高點)。
第 12 題每分鐘轉 152π​,x 分鐘轉過 152π​x。由上一小題,高度 =30−25cos(152π​x)。因為 sin(t−2π​)=−cost,高度可寫成 25sin(152π​x−2π​)+30。所以 (a,b,c)=(25,152π​,30)。
也可以直接看:振幅是半徑 25,中心高度是圓心的 30,週期 15 分鐘得 b=152π​;x=0 時 25sin(−2π​)+30=5,正是最低點。

06填充題(第 13、14 題,原卷填充第 8、9 題):降次疊合、三角不等式

第 13 題用倍角公式降次:sin2x=21−cos2x​,cos2x=21+cos2x​,sinxcosx=21​sin2x。代入: y=23(1−cos2x)​+23​sin2x−21+cos2x​=23​sin2x−2cos2x+1 疊合:(23​)2+22​=4,y=4(23​​sin2x−21​cos2x)+1=4sin(2x−6π​)+1。x 是任意實數,正弦值可取遍 −1 到 1,所以 M=4+1=5,m=−4+1=−3,(M,m)=(5,−3)。
第 14 題把 sin2x 換成 1−cos2x:2(1−cos2x)−3cosx≤0,整理得 2cos2x+3cosx−2≥0,即 (2cosx−1)(cosx+2)≥0。因為 cosx+2>0 恆成立,所以 2cosx−1≥0,cosx≥21​。在 0≤x≤2π 內看 y=cosx 的圖形:cosx=21​ 於 x=3π​、35π​,圖形在 y=21​ 以上的部分是 0≤x≤3π​ 或 35π​≤x≤2π。

07計算題一(第 15~18 題,原卷計算第 1 題):和與差的平方、半角公式

第 15 題把 sinθ+cosθ=51​ 兩邊平方:sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ=251​,即 1+sin2θ=251​,所以 sin2θ=−2524​。
第 16 題(sinθ−cosθ)2=1−2sinθcosθ=1−sin2θ=1+2524​=2549​,所以 sinθ−cosθ=±57​。θ 在第四象限,sinθ<0<cosθ,差是負的:sinθ−cosθ=−57​。
第 17 題和減差:(sinθ+cosθ)−(sinθ−cosθ)=2cosθ=51​+57​=58​,所以 cosθ=54​。
同理 sinθ=21​(51​−57​)=−53​,符合第四象限。
第 18 題23π​<θ<2π,所以 43π​<2θ​<π,2θ​ 在第二象限,sin2θ​>0。半角公式:sin22θ​=21−cosθ​=21−54​​=101​,所以 sin2θ​=10​1​=1010​​。

08計算題二(第 19、20 題,原卷計算第 2 題):差角展開、疊合、在範圍內求極值

第 19 題先用餘弦的差角公式展開:2cos(3π​−x)=2(cos3π​cosx+sin3π​sinx)=cosx+3​sinx。所以 f(x)=3​sinx−cosx+3。疊合:(3​)2+12​=2, f(x)=2(23​​sinx−21​cosx)+3=2sin(x−6π​)+3 0≤x≤π 時 −6π​≤x−6π​≤65π​。這段角度裡正弦值最小的是左端 sin(−6π​)=−21​(右端 sin65π​=21​ 是正的),所以最小值在 x=0,f(0)=2×(−21​)+3=2。
直接代原式檢查:f(0)=2cos3π​−2cos0+3=1−2+3=2。最小值不是 −2+3=1,因為範圍內的角走不到 −2π​。
第 20 題沿用上一小題,f(x)=2sin(x−6π​)+3,−6π​≤x−6π​≤65π​。這段角度包含 2π​,正弦值可以到 1:x−6π​=2π​,即 x=32π​ 時有最大值 2×1+3=5。
直接代原式檢查:f(32π​)=2cos(−3π​)−2cos32π​+3=1+1+3=5。
求極值先整理成單一正弦(疊合),再看角度的範圍走不走得到最高點、最低點;走不到的那一邊,極值在端點。

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第 1 題沒有度的記號的角是弧度,10 弧度與 π 平方都落在第三象限;第 4 題要由最高點與最低點定出週期 3,再解出 f 的零點都是整數;第 6 題算出正切值是 1 之後,要用兩個角的範圍選出四分之五 π;第 10 題要注意正切圖形在正負 π 斷開,兩側各多一個交點,共三個實根;第 19 題的最小值在端點 x 等於 0,不是疊合後的最低點。詳解逐題寫在本頁。

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