御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:數A 第三冊 CH1~CH5(弧度量與扇形、三角函數的圖形、和差角與倍角公式、正餘弦的疊合、指數函數)

康橋高中 115 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

單選題 5 題(每題 5 分,共 25 分)、多選題 4 題(每題 5 分,共 20 分)、填充題 8 題(每題 6 分,共 48 分)、計算題 1 題(共 7 分),合計 100 分。卷面各大題各自從 1 編號,本頁題號全卷連續:多選 1~4 為第 6~9 題,填充 1~8 為第 10~17 題,計算題 1 為第 18 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(5 題,每題 5 分,共 25 分)
1
下列選項中,何者的值最大?
  1. (A) 3​sin10∘+cos10∘
  2. (B) 3​sin40∘+cos40∘
  3. (C) 3​sin70∘+cos70∘
  4. (D) 3​sin100∘+cos100∘
  5. (E) 3​sin130∘+cos130∘
2
要得到函數 y=cos(3x+4π​) 的圖形,只需將 y=cos3x 的圖形
  1. (A) 向右平移 12π​
  2. (B) 向左平移 12π​
  3. (C) 向右平移 4π​
  4. (D) 向左平移 4π​
  5. (E) 向上平移 4π​
3
設 a=21​cos16∘+23​​sin16∘,b=1−tan229∘2tan29∘​,c=21−cos74∘​​,則 a,b,c 大小關係為下列何者?
  1. (A) a>b>c
  2. (B) c>b>a
  3. (C) a>c>b
  4. (D) b>c>a
  5. (E) b>a>c
4
圖是 y=ax−b 的部份圖形,則下列選項哪一個正確?
  1. (A) a>1,b<−1
  2. (B) a>1,b>1
  3. (C) a>1,0<b<1
  4. (D) 0<a<1,b<0
  5. (E) 0<a<1,b>0
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5
對任意實數 x 而言,27(−x2−32​) 的最大值為何?
  1. (A) 9
  2. (B) 33​
  3. (C) −9
  4. (D) 27
  5. (E) 91​
二、多選題(4 題,每題 5 分,共 20 分)
6
設 θ=32 弳,則下列選項哪些是正確的?
  1. (A) θ 為第二象限角
  2. (B) θ 為第三象限角
  3. (C) θ 為第四象限角
  4. (D) θ 的最小正同界角為 32−10π
  5. (E) θ 的最大負同界角為 32−11π
7
關於函數 y=3​sin(x−6π​)−sinx 的圖形,選出正確的選項:
  1. (A) 週期為 2π
  2. (B) 振幅為 2
  3. (C) 在 0≤x≤π 的範圍內最大值為 1
  4. (D) 對稱於 y 軸
  5. (E) 對稱於直線 x=−6π​
8
△ABC 中,tanB=31​,tanC=2,BC=14,則下列選項哪些是正確的?
  1. (A) tanA=−7
  2. (B) AC=25​
  3. (C) AB=410​
  4. (D) △ABC 面積為 28
  5. (E) △ABC 的外接圓半徑為 102​
9
下列哪些選項的值等於 −21​?
  1. (A) 2sin105∘cos105∘
  2. (B) sin47∘cos103∘+sin43∘sin77∘
  3. (C) cos(−73∘)cos167∘+sin193∘sin73∘
  4. (D) 21−cos420∘​​
  5. (E) 4cos340∘−3cos40∘
三、填充題(8 題,每題 6 分,共 48 分)
10
如圖,AB=10,以 AB 為直徑的半圓,C 為 AB⌢ 中點,今以 B 為圓心,AB 為半徑作一圓弧與直線 BC 交於 D 點,則灰色部分面積為 ____ 平方單位。
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11
某電商發現若不在 YouTube 頻道播放廣告,每月的營業額會以相同的比例呈指數退化。已知此電商在某年的前 4 個月皆未在 YouTube 頻道播放廣告,營業額從 1024 萬元降為 768 萬元,若當年 12 個月皆不播放廣告,則營業額會變成 ____ 萬元。
12
設 f(x)=4x−2x+1,且 −1≤x≤2,f(x) 的最大值為 M,最小值為 m,則 M+m 之值為 ____。
13
如圖,直角三角形 ABC 中,∠B=90∘,D 在 BC 上,AD=17,AB=15,設 ∠CAD=∠DAB=θ,則 AC= ____。
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14
解方程式 (91​)x−21​−28×(31​)x+9=0,得 x 為 ____。
15
附圖中每一個正方形的大小都相等,則 tan∠BAC= ____。
載入中...
16
設 cosα+cosβ=23​​,sinα+sinβ=45​,則 cos(α−β)= ____。
17
設 x 為實數,f(x)=3+4sinx+4cosx+2sinxcosx,求 f(x) 的最小值為 ____。
四、計算題(共 7 分)
18
已知 △ABC 中,AB=5、BC=8 且 ∠A=2∠C,則 △ABC 面積為何?(需列出詳細計算過程)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(C)
第 2 題(B)
第 3 題(E)
第 4 題(C)
第 5 題(E)
第 6 題(D)
第 7 題(A)(C)(E)
第 8 題(A)(B)(C)(D)
第 9 題(A)(C)(E)
第 10 題225π​−25
第 11 題432
第 12 題7
第 13 題1614335​
第 14 題x=1 或 −2
第 15 題1110​
第 16 題325​
第 17 題4−42​
第 18 題25468​
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

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01單選 1~2:疊合比大小、圖形的平移

第 1 題

答案 (C)。疊合:3​sinθ+cosθ=2(sinθcos30∘+cosθsin30∘)=2sin(θ+30∘)。五個選項依序是 2sin40∘、2sin70∘、2sin100∘、2sin130∘、2sin160∘。

2sin100∘=2sin80∘,2sin130∘=2sin50∘,2sin160∘=2sin20∘。在 0∘ 到 90∘ 之間正弦遞增,80∘ 最大,所以第三個選項 (C) 2sin100∘ 最大。

角度離 90∘ 越近,正弦越大:100∘ 只差 10∘,70∘ 差 20∘。
第 2 題答案 (B)。y=cos(3x+4π​)=cos[3(x+12π​)],是把 y=cos3x 中的 x 換成 x+12π​,也就是圖形向左平移 12π​。
平移量要先把 x 的係數 3 提出來,不是 4π​。
a sinθ 加 b cosθ 先疊合成單一正弦再比較;平移量要先把 x 的係數提出括號。

02單選 3:和角、倍角、半角公式

第 3 題

答案 (E)。

a=sin30∘cos16∘+cos30∘sin16∘=sin46∘。

b=1−tan229∘2tan29∘​=tan58∘(正切的二倍角公式),58∘>45∘,所以 b>1。

c:由半角公式 sin237∘=21−cos74∘​,且 sin37∘>0,所以 c=sin37∘。

a、c 都小於 1,且 sin46∘>sin37∘,所以 b>a>c。

數值:a≈0.719,b≈1.600,c≈0.602。

03單選 4~5:指數函數的圖形與極值

第 4 題

答案 (C)。

圖形由左往右上升,所以 y=ax 是遞增函數,a>1。

y=ax−b 是 y=ax 向下平移 b,漸近線是 y=−b。圖中漸近線在 x 軸下方,−b<0,b>0。

圖形與 y 軸交在原點上方,交點是 (0,1−b),所以 1−b>0,b<1。合起來 a>1,0<b<1。

三個判斷依序看:遞增或遞減定 a;漸近線在 x 軸上方或下方定 b 的正負;y 截距 1−b 的正負定 b 與 1 的大小。
第 5 題答案 (E)。底數 27>1,27t 隨 t 遞增,所以指數 −x2−32​ 最大時整個式子最大。−x2≤0,指數最大是 x=0 時的 −32​,最大值 =27−32​=(33)−32​=3−2=91​。
指數函數的值恆正,(C) −9 一定不可能。
底數大於 1 的指數函數是遞增的:判斷圖形先看遞增遞減,求極值就轉成求指數的極值。

04多選 1:弧度角的象限與同界角

第 6 題

答案 (D)。2π≈6.28,32÷2π≈5.09,所以 32 弳轉了 5 圈多一點:32−5⋅2π=32−10π。因為 3.14<π<3.15,31.4<10π<31.5,所以 0.5<32−10π<0.6,比 2π​≈1.57 小。

(A)(B)(C) 錯誤。 θ 與 32−10π 同界,0<32−10π<2π​,所以 θ 是第一象限角。

(D) 正確。 同界角相差 2π 的整數倍;32−10π 在 0 與 2π 之間,是最小的正同界角。

(E) 錯誤。 32−11π 與 32 相差 11π,不是 2π 的整數倍,不是同界角。最大負同界角是 32−10π−2π=32−12π(約 −5.70)。

32−11π 與 θ 相差 π 的奇數倍,它的終邊與 θ 的終邊方向相反。

05多選 2:化成單一正弦再判斷

第 7 題

答案 (A)(C)(E)。先用差角公式展開:

3​sin(x−6π​)=3​(23​​sinx−21​cosx)=23​sinx−23​​cosx

所以 y=21​sinx−23​​cosx=sinxcos3π​−cosxsin3π​=sin(x−3π​)。

(A) 正確。 週期與 y=sinx 相同,是 2π。

(B) 錯誤。 振幅是 1。

(C) 正確。 0≤x≤π 時 −3π​≤x−3π​≤32π​,這個範圍包含 2π​,所以最大值是 1(在 x=65π​)。

(D) 錯誤。 對稱於 y 軸要 y(−x)=y(x),但 y(3π​)=sin0=0,y(−3π​)=sin(−32π​)=−23​​,不相等。

(E) 正確。 x=−6π​ 時 x−3π​=−2π​,y=−1 是最低點,正弦圖形對稱於通過最高點或最低點的鉛直線,所以對稱於 x=−6π​。

y=sin(x−3π​) 的對稱軸是 x−3π​=2π​+kπ,即 x=65π​+kπ(k 為整數);k=−1 就是 x=−6π​。
看到正弦與餘弦混在一起,先展開再疊合成單一正弦,週期、振幅、極值、對稱軸就都看得出來。

06多選 3:由兩角正切解三角形

第 8 題

答案 (A)(B)(C)(D)。

(A) 正確。 A=180∘−(B+C),tanA=−tan(B+C)=−1−31​⋅231​+2​=−31​37​​=−7。

由 tanB=31​(B 銳角)得 sinB=10​1​;tanC=2(C 銳角)得 sinC=5​2​;tanA=−7(A 鈍角)得 sinA=50​7​=52​7​。由正弦定理

2R=sinABC​=14⋅752​​=102​

(B) 正確。 AC=2RsinB=102​⋅10​1​=5​10​=25​。

(C) 正確。 AB=2RsinC=102​⋅5​2​=5​202​​=410​。

(D) 正確。 面積 =21​⋅AB⋅AC⋅sinA=21​⋅410​⋅25​⋅52​7​=21​⋅402​⋅52​7​=28。

(E) 錯誤。 2R=102​,外接圓半徑 R=52​,不是 102​。

(D) 也可以作 BC 上的高 h:BC=tanBh​+tanCh​=3h+2h​=27h​=14,h=4,面積 =21​⋅14⋅4=28。
三角形已知兩角的正切:第三角用正切和角公式,邊長用正弦定理。

07多選 4:和差角、倍角、半角、三倍角求值

第 9 題

答案 (A)(C)(E)。

(A) 正確。 二倍角公式:2sin105∘cos105∘=sin210∘=−21​。

(B) 錯誤。 sin43∘=cos47∘,sin77∘=cos13∘,cos103∘=−sin13∘,所以原式 =cos47∘cos13∘−sin47∘sin13∘=cos60∘=21​。

(C) 正確。 cos(−73∘)=cos73∘,cos167∘=−cos13∘,sin193∘=−sin13∘,所以原式 =−(cos73∘cos13∘+sin73∘sin13∘)=−cos60∘=−21​。

(D) 錯誤。 cos420∘=cos60∘=21​,原式 =21−21​​​=41​​=21​。根號的值不會是負的。

(E) 正確。 三倍角公式 cos3θ=4cos3θ−3cosθ,原式 =cos120∘=−21​。

(E) 的三倍角公式可由和角公式推出:cos3θ=cos2θcosθ−sin2θsinθ=(2cos2θ−1)cosθ−2(1−cos2θ)cosθ=4cos3θ−3cosθ。
先用誘導公式把角度都換成銳角,再看出是哪一條和差角或倍角公式。

08填充 1(本頁第 10 題):扇形與弓形

第 10 題

設半圓的圓心為 O(AB 的中點),半徑 5。C 是半圓弧的中點,∠AOC=∠COB=90∘,△OBC 是等腰直角三角形,所以 ∠ABD=∠OBC=45∘。

右邊灰色:弧 CB 與弦 CB 圍成的弓形,面積 = 扇形 OCB −△OCB=41​⋅π⋅52−21​⋅5⋅5=425π​−225​。

左邊灰色:扇形 BAD(半徑 10、圓心角 45∘)扣掉「AB、半圓弧 AC、CB 圍成的部分」。後者 = 扇形 OAC+△OCB=425π​+225​。扇形 BAD=21​⋅102⋅4π​=225π​。所以左邊灰色 =225π​−425π​−225​=425π​−225​。

合計 =225π​−25(平方單位)。

兩塊灰色剛好一樣大。也可以一次算:兩塊合起來 = 扇形 BAD−△ACB− 弓形 AC+ 弓形 CB,而弓形 AC 與弓形 CB 一樣大,所以合計 =225π​−21​⋅10⋅5=225π​−25。數值約 14.27。

09填充 2~3(本頁第 11~12 題):指數模型與指數函數的極值

第 11 題

設每個月營業額變成前一個月的 r 倍(0<r<1)。前 4 個月由 1024 萬元降為 768 萬元:1024r4=768,r4=43​。12 個月就是 3 個「4 個月」:

1024⋅r12=1024⋅(r4)3=1024⋅6427​=432

營業額會變成 432 萬元。

不必求出 r 本身,把 r12 寫成 (r4)3 即可。每 4 個月乘 43​:1024→768→576→432。
第 12 題

令 t=2x,則 4x=t2,2x+1=2t,f(x)=t2−2t=(t−1)2−1。−1≤x≤2 時 21​≤t≤4。

t=1(x=0)時有最小值 m=−1;t 離 1 最遠的是 t=4(x=2),最大值 M=16−8=8。所以 M+m=8+(−1)=7。

另一端 t=21​(x=−1)時 f=41​−1=−43​,比 8 小。
4 的 x 次方與 2 的 x 次方同時出現,就令 t 等於 2 的 x 次方,注意 t 的範圍。

10填充 4(本頁第 13 題):倍角公式

第 13 題

由附圖,∠B 是直角,AD 把 ∠CAB 分成兩個 θ。在直角三角形 ABD 中,cosθ=ADAB​=1715​。∠CAB=2θ,由二倍角公式

cos2θ=2cos2θ−1=2⋅289225​−1=289161​

在直角三角形 ABC 中,cos2θ=ACAB​,所以 AC=289161​15​=1614335​。

161=7×23,4335=3×5×172,沒有公因數,已是最簡分數;約為 26.93。

11填充 5(本頁第 14 題):換元解指數方程式

第 14 題

令 t=(31​)x>0。(91​)x−21​=(31​)2x−1=(31​)−1⋅[(31​)x]2=3t2。方程式變成

3t2−28t+9=0,(3t−1)(t−9)=0

t=31​ 或 t=9,兩個都是正數。(31​)x=31​ 得 x=1;(31​)x=9=(31​)−2 得 x=−2。

代回檢查:x=1 時 31​−328​+9=0;x=−2 時 925​−28⋅9+9=243−252+9=0。

12填充 6~7(本頁第 15~16 題):差角的正切與餘弦

第 15 題

設正方形邊長為 1,以 A 為原點,則 B(2,3)、C(4,1)。AB 的斜角 α 滿足 tanα=23​,AC 的斜角 β 滿足 tanβ=41​,∠BAC=α−β。

tan∠BAC=1+23​⋅41​23​−41​​=811​45​​=1110​

B、C 的位置由附圖的方格讀出:B 在右 2 格、上 3 格,C 在右 4 格、上 1 格。
第 16 題

兩式平方相加:

(cosα+cosβ)2+(sinα+sinβ)2=2+2(cosαcosβ+sinαsinβ)=2+2cos(α−β)

左邊 =43​+1625​=1637​,所以 2cos(α−β)=1637​−2=165​,cos(α−β)=325​。

平方展開時 cos2α+sin2α=1、cos2β+sin2β=1,所以常數是 2。
兩角的正弦和、餘弦和同時給,平方相加就得到差角的餘弦。

13填充 8(本頁第 17 題):令 t=sin x+cos x

第 17 題

令 t=sinx+cosx=2​sin(x+4π​),則 −2​≤t≤2​。又 t2=1+2sinxcosx,2sinxcosx=t2−1。

f(x)=3+4t+(t2−1)=t2+4t+2=(t+2)2−2

頂點 t=−2 不在 [−2​,2​] 內,而在這個範圍內 t 越大函數值越大,所以最小值在 t=−2​:f=2−42​+2=4−42​。

t=−2​ 時 x=45π​,sinx=cosx=−22​​,代回 3−22​−22​+1=4−42​≈−1.66。

14計算題(本頁第 18 題):角是另一角兩倍的三角形

第 18 題

設 ∠C=θ,則 ∠A=2θ。BC 對 ∠A,AB 對 ∠C,由正弦定理

sin2θ8​=sinθ5​,2sinθcosθ8​=sinθ5​

得 cosθ=54​。θ 是三角形內角,sinθ=53​。

∠B=180∘−3θ,sinB=sin3θ=sin(2θ+θ)=sin2θcosθ+cos2θsinθ。其中 sin2θ=2⋅53​⋅54​=2524​,cos2θ=2⋅2516​−1=257​,所以

sinB=2524​⋅54​+257​⋅53​=12596+21​=125117​

面積 =21​⋅AB⋅BC⋅sinB=21​⋅5⋅8⋅125117​=25468​。

檢查:cos2θ=257​>0,∠A 是銳角;∠A+∠C=3θ,sin3θ>0,∠B 存在。也可以先由正弦定理求 AC=sinθ5sinB​=539​,再算 21​⋅5⋅539​⋅2524​=25468​。面積約 18.72。
角是另一角的兩倍:正弦定理配二倍角公式,先求出那個角的餘弦。

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單選第 1 題要先疊合再看哪個角度最靠近 90 度;多選第 1 題 32 弳要和 10π 比大小才知道在第一象限,而且相差 11π 不是同界角;多選第 2 題要先展開再疊合成單一正弦;填充第 1 題兩塊灰色要分開用扇形與弓形算;計算題要用正弦定理配二倍角公式求出角的餘弦。詳解逐題寫在本頁。

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