01 · 試題原卷 19 題,照原卷順序
單選題 2 題(每題 5 分,共 10 分)、多選題 2 題(每題 6 分,共 12 分,錯一個選項扣 2 分,扣完為止)、填充題 12 格(每格 5 分,共 60 分)、計算題 3 題(每題 6 分,共 18 分),合計 100 分。原卷四大題各自從 1 編號,本頁全卷連續編號:第 3、4 題為原卷多選第 1、2 題,第 5~16 題為原卷填充第 1~12 題,第 17~19 題為原卷計算第 1~3 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、單選題:每題 5 分,共 10 分
1
下列哪一個選項的值最大?- (A) cos1
- (B) cos2
- (C) sinπ∘
- (D) tan2
- (E) sin5π
2
方程式 12sinx=x 有多少個實數解?- (A) 5 個
- (B) 6 個
- (C) 7 個
- (D) 8 個
- (E) 9 個
二、多選題:每題 6 分,共 12 分(錯一個選項扣 2 分,扣完為止)
3
關於三角函數的敘述下列哪些正確?- (A) sin10=sin(2π+10)
- (B) sin(90+θ)=cosθ
- (C) sin(x+1)=sinx+1
- (D) sin3<21
- (E) y=sinx 與 y=sin∣x∣ 的週期相同
4
關於函數 f(x)=3sin2x 的敘述,下列選項何者正確?- (A) 振幅為 3
- (B) y=f(x) 的圖形對稱於 y 軸
- (C) f(x) 在 x=2π 時,有最大值
- (D) f(1)>0
- (E) f(x)=3sin2x 的圖形向左平移 6π 單位會與 f(x)=3sin(2x+3π) 的圖形重合
三、填充題:每格 5 分,12 格,共 60 分
5
函數 y=−3sin(πx−2)+1 的圖形,其週期為 T、最大值為 M,求 (T, M)= ____。
6
將半徑 30 公分的輪子在地面上滾動,若輪子繞著軸轉動 35π 弧度,則該輪子在地面上滾動了 ____ 公分。
7
求 tan411πsin65π+sin(−4π)cosπ 的值為 ____。
8
時鐘在 9 點 10 分時,時針與分針所夾之較小的角為 ____ 弳。
9
設一繩子長度為 120 公分,想圍成一扇形區域,則所有扇形中,面積最大者為 ____ 平方公分。
10
設 tanθ=53,且 θ 為第三象限角,試求 cos(2π+θ)+cos(−θ) 的值為 ____。
11
不同的聲音,會有不同的頻率與波形。大部分的聲音,由好幾種頻率混合而成,波形複雜,而音叉振動時只會發出單一頻率,波形最為單純,因此可做為調音的工具。已知音叉振動的頻率為 440 Hz(赫茲:次/秒),且其波形為 y=sinωt,其中 ω>0,t 為時間(秒),則 ω= ____。
12
將 y=sinx 的圖形先水平伸縮為 2 倍,再向左平移 4 單位,所得函數為 y=sin(ax+b),求 (a, b)= ____。
13
設 0≤x≤2π,2<k<3,已知 y=k 和 y=4sinx 交於兩點,試求此兩點的 x 坐標和為 ____。
14
附圖為函數 y=asin(bx)+c 的圖形,其中 a>0,b>0,則 a+b+c= ____。 15
圖灰色的標誌是在網路地圖上常見的定位記號,它的輪廓是由圓弧與兩條與圓相切的線段所組成,如圖所示,其中 PA 與 PB 為圓 O 的切線。已知 ∠APB=60∘,且圓半徑為 1,求鋪色區域的面積為 ____。(原卷左側另有一張地圖定位記號的插圖,本頁只重畫右側的幾何圖。) 16
如圖,一直立圓錐之底圓直徑 BC=3,稜邊長 AB=9,D 是稜邊 AC 上一點,且 AD=2。今有一螞蟻從 C 點沿著錐面繞行一圈至 D 點,則其最短路徑長為 ____。 四、計算題:18 分(視過程部分給分,只有答案沒寫算式不予給分)
17
在 −π≤x≤π 範圍內,求滿足不等式 −22≤sinx≤21 的解為?(6 分) 18
已知函數 f(x)=2sin2x−3cosx−1,x 為實數,則 f(x) 的最大值為 M,最小值為 m,求 (M, m)?(6 分)
19
在實驗室中,以示波器觀察一波在介質中前進,並記錄下波隨時間的振動高度,如下表所示:
時間(秒)高度(公分)時間(秒)高度(公分)07.73741884.2727.7395371064611755127.7364.27138
觀察其圖形,可約略看出此圖形與正弦波類似,因此我們選用 y=asin(ωt+ϕ)+k 的函數來描述這筆觀測資料,其中 a>0、ω>0、−π≤ϕ<π。試求(a、ω、ϕ、k)的值?(6 分) 第 1 題(E)
第 2 題(C)
第 3 題(A)(D)(選項 (B) 的 90 卷面沒有印度的記號,照卷面當作 90 弳,不成立;若當作 90 度則 (B) 也成立,見詳解)
第 4 題(A)(D)(E)
第 5 題(2, 4)
第 6 題50π
第 8 題3629π
第 9 題900
第 11 題880π
第 12 題(21, 2)
第 13 題π
第 14 題411
第 17 題−π≤x≤−43π 或 −4π≤x≤6π 或 65π≤x≤π
第 18 題(M, m)=(817, −4)
第 19 題(a, ω, ϕ, k)=(2, 6π, 3π, 6)
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01單選第 1、2 題:弧度角的函數值比大小、用圖形數解的個數
第 1 題答案 (E)。沒有寫「°」的角都是弧度,2π≈1.57、π≈3.14。(B) 2 弳在第二象限,cos2<0;(D) 同一個角的正切也是負的,tan2<0;這兩個先淘汰。(C) π∘ 約是 3.14∘,角很小,sinπ∘ 比 sin30∘=21 小得多。剩下 (A) 與 (E):由餘角關係 cos1=sin(2π−1),而 2π−1≈0.571、5π≈0.628 都是第一象限角,第一象限裡角愈大正弦值愈大,所以 sin5π>cos1。又 5π=36∘>30∘,sin5π>21,也比 (C) 大。最大的是 (E)。
五個值約為 0.540、−0.416、0.055、−2.185、0.588。
第 2 題答案 (C)。方程式可寫成 sinx=12x,實數解就是 y=sinx 與直線 y=12x 的交點。因為 −1≤sinx≤1,交點只可能在 −12≤x≤12,而 3π≈9.42<12<4π≈12.57。x=0 是一個交點。再看 x>0:在 0<x<π 的拱形上,x=2π 時 sinx=1 比直線的 24π≈0.13 高,x=π 時 sinx=0 比直線的 0.26 低,由圖形知恰交一點。在 π≤x≤2π,sinx≤0 而直線在 x 軸上方,沒有交點。在 2π<x<3π 的拱形上,兩端 sinx=0 都比直線(約 0.52 與 0.79)低,但最高點 x=25π 處 sinx=1 比直線的 245π≈0.65 高,所以直線從拱形的左右各穿過一次,交兩點。3π≤x≤12 時 sinx≤0,沒有交點。所以 x>0 有 3 個交點;兩個圖形都對稱於原點,x<0 也有 3 個。共 1+3+3=7 個。
七個解約為 x=0、±2.90、±6.90、±8.62。
弧度角比大小先看象限定正負,再換成同一個函數比;解的個數用圖形一個拱形一個拱形數。
02多選第 1、2 題(本頁第 3、4 題):正弦函數的性質
第 3 題答案 (A)(D)((B) 照卷面當作 90 弳)。(A) 對:正弦函數的週期是 2π,角加上 2π 函數值不變。(B) 卷面的 90 沒有印度的記號,照卷面就是 90 弳;取 θ=0,左邊是 sin90≈0.894,右邊是 cos0=1,兩邊不相等,所以不成立。(C) 錯:取 x=0,左邊是 sin1≈0.84,右邊是 0+1=1。(D) 對:3 弳在第二象限,sin3=sin(π−3),而 π−3≈0.14 比 6π≈0.52 小,所以 sin3<sin6π=21。(E) 錯:y=sin∣x∣ 的圖形是把 y=sinx 在 x≥0 的部分對 y 軸翻到左邊,在原點附近左右兩邊都是往上的拱形,整個圖形無法靠左右平移和自己重合,不是週期函數;y=sinx 的週期則是 2π。
本卷沒有學校公布的答案。選項 (B) 若是 sin(90∘+θ)=cosθ,它對所有 θ 都成立,那樣 (B) 也要選;這裡照卷面的字判斷,兩種看法都列出。
第 4 題答案 (A)(D)(E)。(A) 對:sin 前面的係數是 3,振幅為 3。(B) 錯:圖形若對稱於 y 軸,x 與 −x 的函數值要相等;但 f(4π)=3sin2π=3,f(−4π)=−3。(C) 錯:f(2π)=3sinπ=0,最大值 3 出現在 2x=2π,也就是 x=4π 這類位置。(D) 對:f(1)=3sin2,2 弳在第二象限,sin2>0。(E) 對:圖形向左平移 6π,是把 x 換成 x+6π,得 3sin2(x+6π)=3sin(2x+3π)。
左右平移要把整個 x 換掉,再乘上係數 2:平移量 6π 進到括號裡變成 3π。
沒有度的記號就是弧度;判斷恆等式對不對,代一個簡單的數進去就能找出反例。
03填充第 1~4 題(本頁第 5~8 題):週期與最大值、弧長、特殊角、時鐘
第 5 題x 的係數是 π,週期 T=π2π=2。−1≤sin(πx−2)≤1,乘以 −3 後介於 −3 與 3 之間,再加 1,所以 −2≤y≤4,最大值 M=4(出現在 sin(πx−2)=−1 的時候)。(T, M)=(2, 4)。
前面的係數是負的,最大值仍是 1+3=4,不是 1−3。
第 6 題輪子滾動而不打滑時,在地面上前進的距離等於輪緣轉過的弧長:s=rθ=30×35π=50π(公分)。
約 157 公分。弧長公式的 θ 要用弧度。
第 7 題411π=2π+43π,所以 tan411π=tan43π=−1。sin65π=sin6π=21。sin(−4π)=−22,cosπ=−1。原式 =(−1)×21+(−22)×(−1)=−21+22=22−1。 約 0.207。
第 8 題從 12 的位置順時針量。分針在 10 分,指著 2,位置是 60∘。時針每小時走 30∘、每分鐘走 0.5∘,9 點 10 分時位置是 9×30∘+10×0.5∘=275∘。兩針相差 275∘−60∘=215∘,較小的夾角是 360∘−215∘=145∘,換成弧度是 145×180π=3629π 弳。
相差超過 180∘ 時,較小的角要用 360∘ 去減。
y=asin(bx+c)+d 的週期是 ∣b∣2π、最大值是 d+∣a∣;度與弧度互換只記 180∘=π 弳。
04填充第 5~7 題(本頁第 9~11 題):扇形面積最大值、角的換算、音叉
第 9 題設扇形半徑為 r、弧長為 s。繩子圍成扇形的周界,包含兩條半徑與一段弧:2r+s=120,s=120−2r。扇形面積 =21rs=21r(120−2r)=60r−r2=−(r−30)2+900。所以 r=30 時面積最大,最大面積是 900 平方公分。
這時弧長 s=60,圓心角 θ=rs=2 弳,比 2π 小,確實圍得出來。
第 10 題θ 是第三象限角,終邊上的點 x、y 坐標都是負的;由 tanθ=xy=53 可取點 (−5, −3),到原點的距離 r=25+9=34,所以 sinθ=−343、cosθ=−345。cos(2π+θ)=−sinθ=343,cos(−θ)=cosθ=−345。相加得 343−5=−342=−1734。 把終邊上的點 (x, y) 逆時針轉 2π 會到 (−y, x),所以 cos(2π+θ)=−sinθ;角變號時終邊對 x 軸翻過去,x 坐標不變,所以 cos(−θ)=cosθ。
第 11 題頻率 440 Hz 表示每秒振動 440 次,週期是 4401 秒。y=sinωt(ω>0)的週期是 ω2π,所以 ω2π=4401,ω=880π。
頻率是週期的倒數;ω=2π× 頻率。
周長固定的扇形,用 21rs 把面積寫成半徑的二次式再配方;廣義角的函數值從終邊上的點坐標下手。
05填充第 8~10 題(本頁第 12~14 題):伸縮與平移、對稱性、由圖形定係數
第 12 題水平伸縮為 2 倍,是把 x 換成 2x:y=sin2x。再向左平移 4 單位,是把 x 換成 x+4:y=sin2x+4=sin(21x+2)。所以 (a, b)=(21, 2)。
平移是把整個 x 換成 x+4,再乘上 21,所以 b 是 2 不是 4。b 再加上 2π 的整數倍圖形也一樣,這裡取最直接的寫法。
第 13 題交點滿足 4sinx=k,即 sinx=4k,而 21<4k<43 是正數。在 0≤x≤2π 中,sinx 只有在 0<x<π 的拱形上是正的,這個拱形以直線 x=2π 為對稱軸,所以兩個交點左右對稱:一個的 x 坐標是 α,另一個就是 π−α。兩點的 x 坐標和 =α+(π−α)=π。
例如
k=22 時,兩交點是
x=4π 與
x=43π,和是
π。
第 14 題圖上標出最高點 (32π, 2) 與相鄰的最低點 (2π, −4)。因為 a>0,最大值 c+a=2、最小值 c−a=−4,解得 c=−1、a=3。相鄰的最高點與最低點相隔半個週期:2π−32π=34π,所以週期是 38π。由 b2π=38π(b>0)得 b=43。a+b+c=3+43−1=411。
檢查:y=3sin43x−1 在 x=32π 時是 3sin2π−1=2,在 x=2π 時是 3sin23π−1=−4,與圖相符。
y=asinbx+c(a>0、b>0):最大值與最小值的平均是 c、差的一半是 a,相鄰最高點與最低點的水平距離是半個週期。
06填充第 11、12 題(本頁第 15、16 題):定位記號的面積、圓錐上的最短路徑
第 15 題連 OA、OB、OP。切線與過切點的半徑垂直,所以 ∠OAP=∠OBP=90∘;OP 平分 ∠APB,∠APO=30∘。直角三角形 OAP 中 OA=1,所以 PA=3(OP=2),∠AOP=60∘;同理 ∠BOP=60∘,∠AOB=120∘。鋪色區域拆成兩塊:四邊形 OAPB 是兩個全等的直角三角形,面積 2×21×1×3=3;另一塊是經過 C 的大扇形 OAB,圓心角 360∘−120∘=240∘=34π,面積 21×12×34π=32π。合計 3+32π。 約 3.83。大扇形的圓心角是 240∘,不是 120∘。
第 16 題底圓半徑是 23,底圓周長 2π×23=3π。沿 AC 把側面剪開攤平,得到一個扇形:半徑是 AC=AB=9,弧長是底圓周長 3π,圓心角 =93π=3π。剪開線 AC 變成扇形的兩條邊,螞蟻從一條邊上的 C(離 A 為 9)繞一圈走到另一條邊上的 D(離 A 為 2),最短路徑是攤平後連接這兩點的線段。在這個三角形中,兩邊長 9 與 2、夾角 3π,由餘弦定理,路徑長的平方 =92+22−2×9×2×cos3π=81+4−18=67,所以最短路徑長是 67。 約 8.19。扇形的圓心角只有 60∘,連接兩點的線段整條落在扇形裡面。附圖的圓錐與 D 點位置只是示意,沒有照實際比例畫。
曲面上的最短路徑先攤平:圓錐側面展開成扇形,扇形半徑=斜高,扇形弧長=底面圓周長。
07計算第 1~3 題(本頁第 17~19 題):正弦不等式、最大最小值、正弦模型
第 17 題在 −π≤x≤π 畫出 y=sinx 的圖形,再畫兩條水平線 y=21 與 y=−22,要找圖形夾在兩條線之間(含線上)的部分。先找交點:sinx=21 的解是 x=6π、65π;sinx=−22 的解是 x=−4π、−43π。由圖形,sinx≤21 的範圍是 −π≤x≤6π 或 65π≤x≤π;sinx≥−22 的範圍是 −π≤x≤−43π 或 −4π≤x≤π。兩者要同時成立,取共同的部分:−π≤x≤−43π 或 −4π≤x≤6π 或 65π≤x≤π。 共三段。兩端 x=±π 時 sinx=0,在範圍內,別漏掉最左與最右這兩段。
第 18 題用 sin2x=1−cos2x 全部換成 cosx:f(x)=2(1−cos2x)−3cosx−1=−2cos2x−3cosx+1。令 t=cosx,−1≤t≤1,f=−2t2−3t+1=−2(t+43)2+817。t=−43 在範圍內,所以最大值 M=817。圖形開口向下,最小值在離 t=−43 較遠的端點 t=1:f=−2−3+1=−4,所以 m=−4。(M, m)=(817, −4)。
另一個端點 t=−1 的值是 −2+3+1=2,比 −4 大。換元之後一定要寫出 t 的範圍。
第 19 題由表,高度最大是 8(t=1 與 t=13)、最小是 4(t=7)。因為 a>0,k+a=8、k−a=4,解得 k=6、a=2。相鄰兩次最大值相隔 13−1=12 秒,週期是 12,由 ω2π=12(ω>0)得 ω=6π。t=1 時高度最大,所以 sin(6π+ϕ)=1,6π+ϕ=2π+2nπ(n 為整數),ϕ=3π+2nπ;在 −π≤ϕ<π 中只有 ϕ=3π。所以 (a, ω, ϕ, k)=(2, 6π, 3π, 6)。
檢查:
y=2sin(6πt+3π)+6 在
t=0 時是
2×23+6≈7.73,在
t=4 時是
2sinπ+6=6,在
t=7 時是
2sin23π+6=4,都與表相符。
正弦不等式用圖形加水平線來看;含正弦平方與餘弦的式子換成單一函數的二次式;模型的係數依序由最大最小值、週期、最高點的位置決定。
同一次段考的其他學校
同樣是高二第一次段考,範圍相近,可以拿來限時再寫一份。
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上傳考卷常見問題
高雄新興高中 111 上 高二第一次段考數學的答案在哪裡?
本頁列出全部 19 題的答案;答案由御藍教育逐題重新計算。
高雄新興高中 111 上 高二第一次段考數學哪幾題最容易錯?
第 2 題數交點要一個拱形一個拱形看,別漏掉原點與負的那三個;第 3 題要分清楚有沒有度的記號,沒有記號的 10、90、3 都是弧度;第 9 題扇形的周長包含兩條半徑,面積最大時半徑是 30;第 16 題要把圓錐側面攤平成圓心角六十度的扇形,最短路徑是攤平後的直線;第 18 題把正弦平方換成餘弦之後,別忘了餘弦只能在負一到一之間。詳解逐題寫在本頁。
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可以,免註冊。PDF 是 A4 考卷格式,填充與計算題留了作答空間,最後幾頁是答案與逐題詳解。
題目取自高雄新興高中 111 學年度上學期 高二第一次段考 數學B,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。