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、倍角與半角公式、正餘弦的疊合)

基隆高中 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 17 題,照原卷順序

是非題 5 題(每題 4 分,共 20 分)、單選題 4 題(每題 7 分,共 28 分)、多選題 2 題(每題 7 分,共 14 分)、選填題 3 題(每題 8 分,共 24 分)、混合題 1 題組 3 小題(4+5+5,共 14 分)。答案已與學校公布的答案逐題核對

一、是非題(每題 4 分,共 20 分)
1
105∘ 為 247​π 弳。
2
−3 弳為第二象限角。
3
35​π 和 3−7​π 互為同界角。
4
y=f(x)=tanx 與 y=1000 的圖形有交點。
5
y=sinx 的圖形向左移 2π​ 會與 y=cosx 的圖形重合。
二、單選題(每題 7 分,共 28 分)
6
下列選項中,何者錯誤?
  1. (A) sin23∘cos37∘+cos23∘sin37∘=sin60∘
  2. (B) cos45∘cos15∘+sin45∘sin15∘=cos60∘
  3. (C) 2cos237∘−1=cos74∘
  4. (D) 21−cos200∘​​=sin100∘
7
下列函數中,有幾個函數的週期為 π? f1​(x)=sinx、f2​(x)=sinx+cosx、f3​(x)=sinx⋅cosx、f4​(x)=cosxsinx​
  1. (A) 1 個
  2. (B) 2 個
  3. (C) 3 個
  4. (D) 4 個
8
下列選項中,何者正確?
  1. (A) sin1∘>sin1
  2. (B) sinπ>sinπ∘
  3. (C) cosπ>cosπ∘
  4. (D) cos1∘>cos1
9
將一繩長 200 公分的細繩子,將一端從右圖 A 點逆時針方向纏繞在圓周上,若繩子的另一端為 B 點且該圓的半徑為 10 公分,則 B 點的所在位置是在第幾象限?
  1. (A) 一
  2. (B) 二
  3. (C) 三
  4. (D) 四
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三、多選題(每題全對得 7 分,錯一個選項得 4 分,錯兩個選項得 2 分,錯 3 個以上選項或未作答該題得 0 分,共 14 分)
10
如下圖,實線部分為 y=asin(bx−c)+d 的部分圖形,已知 a>0、b>0、4π​≤c≤2π​,下列哪些選項正確?
  1. (A) a=3
  2. (B) b=3
  3. (C) c=3π​
  4. (D) d=−1
  5. (E) 在 [0,2π] 間,y=f(x) 與 y=2 有 6 個交點,此 6 個交點的 x 座標之和為 6π。
載入中...
11
設 270∘<θ<360∘,且 sinθ+cosθ=51​,則下列哪些選項正確?
  1. (A) sin2θ=25−24​
  2. (B) sinθ−cosθ=57​
  3. (C) sinθ=5−3​
  4. (D) sin2θ​=10​1​
  5. (E) tan2θ​=3−1​
四、選填題(每題 8 分、共 24 分)|原卷題號為 A、B、C,本頁依序編為第 12、13、14 題。
12
sin65π​+cos34π​−tan4π​= ____。
13
如圖所示,有一個邊長為 4 之正六邊形,以邊長為直徑往六邊形內部畫六個半圓,試問圖中灰色區域面積為何 ____。(原卷的答案格形式為 ◯◯◯​−◯π)
載入中...
14
如圖所示,△ABC 為等腰直角三角形,其中 D、E 將 BC 三等分,試求 tanθ 的值為 ____。(原卷的答案格為分數 ◯◯​;圖中 θ 標在 AC 與 AE 之間)
載入中...
五、混合題(共 14 分,配分標於每題題末:第二小題和第三小題請在答案卡上寫出過程)|原卷小題 (1)、(2)、(3),本頁依序編為第 15、16、17 題。
第 15~17 題為題組(混合題)(第 15~17 題) 如圖,一長方體磚塊斜靠在牆壁上,且 AB 為 103​ 公分,BC 為 10 公分,∠OAB=x (0<x<2π​)。
15
C 點到地面的距離為多少公分。(單選題,4 分)
  1. (A) 10(sinx+cosx)
  2. (B) 103​(sinx+cosx)
  3. (C) 10sinx+103​cosx
  4. (D) 103​sinx+10cosx
載入中...
16
承 (1) 可以化為 asin(x+θ),其中 a>0、0≤θ≤2π​,則 (a,θ)= ____。(非選題,5 分)
17
已知 C 點到地面的距離為 103​ 公分,求 x 的值。(非選題,5 分)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

是非題:1=正確、2=錯誤(照原卷作答規定)

12
22
31
41
51
第 6 題(B)
第 7 題(B)
第 8 題(D)
第 9 題(A)
第 10 題(B)(E)
第 11 題(A)(C)(D)(E)
第 12 題−1
第 13 題123​−4π
第 14 題51​
第 15 題(D)
第 16 題(20,6π​)
第 17 題x=6π​
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是非第 1~5 題:度與弧度、象限、同界角、正切的值域、圖形平移

第 1 題2錯。180∘=π 弳,所以 105∘=180105​π=127​π 弳,不是 247​π 弳。
247​π 弳是 247​×180∘=52.5∘,剛好是 105∘ 的一半。
第 2 題2錯。π≈3.14、2π​≈1.57,所以 −π<−3<−2π​。從 x 軸正向順時針轉,轉過 2π​ 之後、還沒到 π,終邊落在第三象限。
換成度來看:−3 弳約是 −171.9∘,同界角 188.1∘ 在第三象限。3 弳(正的)才是第二象限角。
第 3 題1對。兩角相差 35​π−(−37​π)=312​π=4π=2×2π,是 2π 的整數倍,所以互為同界角。
第 4 題1對。在 −2π​<x<2π​ 這一段,y=tanx 的圖形是連續不斷的曲線,而且 x 越接近 2π​ 時函數值可以大過任何正數,所以 tanx 的值可以是任意實數,圖形一定與水平線 y=1000 相交。
這一段裡恰有一個交點;tanx 的週期是 π,所以每隔 π 還會再有一個,交點有無限多個。
第 5 題1對。圖形向左移 2π​,是把 x 換成 x+2π​,得 y=sin(x+2π​)。由和角公式,sin(x+2π​)=sinxcos2π​+cosxsin2π​=cosx,兩個圖形重合。
用一點檢查:y=sinx 的最高點 (2π​,1) 左移後到 (0,1),正是 y=cosx 的最高點。

02單選第 6~9 題:公式的辨認、週期、度與弳的比較、繞圓周的弧度

第 6 題答案 (B)。(A) 左邊是 sin(23∘+37∘)=sin60∘,正確。(B) 左邊是 cosαcosβ+sinαsinβ=cos(α−β) 的形狀,等於 cos(45∘−15∘)=cos30∘=23​​,而 cos60∘=21​,所以 (B) 錯誤。(C) 是倍角公式 cos2θ=2cos2θ−1,θ=37∘,正確。(D) 由 cos200∘=1−2sin2100∘ 得 21−cos200∘​=sin2100∘,開根號得 ∣sin100∘∣;100∘ 在第二象限,sin100∘>0,所以等於 sin100∘,正確。
(B) 是把兩個角相加了;餘弦的公式中間是加號時,角度是相減。
第 7 題答案 (B)。f1​(x)=sinx 的週期是 2π。f2​(x)=sinx+cosx=2​sin(x+4π​),週期是 2π。f3​(x)=sinxcosx=21​sin2x,週期是 22π​=π。f4​(x)=cosxsinx​=tanx,週期是 π。週期為 π 的是 f3​ 與 f4​,共 2 個。
f2​ 的兩項週期都是 2π,相加後疊合成單一正弦,週期仍是 2π;例如 f2​(0)=1 而 f2​(π)=−1,所以 π 不是它的週期。
第 8 題答案 (D)。沒有寫「度」的數,單位是弳:1 弳約 57.3∘,π 弳是 180∘;而 π∘ 約是 3.14∘。(A) 正弦在 0∘ 到 90∘ 之間遞增,1∘<57.3∘,所以 sin1∘<sin1,錯誤。(B) sinπ=0,sinπ∘=sin3.14∘>0,所以 sinπ<sinπ∘,錯誤。(C) cosπ=−1,cosπ∘=cos3.14∘>0,所以 cosπ<cosπ∘,錯誤。(D) 餘弦在 0∘ 到 90∘ 之間遞減,1∘<57.3∘,所以 cos1∘>cos1,正確。
四個比較的數值:sin1∘≈0.017、sin1≈0.841;cos1∘≈0.9998、cos1≈0.540。
第 9 題答案 (A)。繩子貼著圓周繞,繞過的弧長就是繩長 200 公分。弧長 = 半徑 × 圓心角(弳),所以從 A 逆時針轉過的角是 10200​=20 弳。一圈是 2π≈6.283 弳,三圈是 6π≈18.85 弳,20−6π≈1.15 弳。0<1.15<2π​≈1.57,而 A 在 x 軸正向上,所以 B 在第一象限。
1.15 弳約是 66∘。繩子繞了三圈多,判斷位置時只看扣掉整圈後剩下的角。

03多選第 10、11 題:由圖形讀係數、由正餘弦的和求倍角與半角

第 10 題答案 (B)(E)。圖形最高到 3、最低到 −1,且 a>0,所以 a=23−(−1)​=2、d=23+(−1)​=1;(A)、(D) 錯誤。圖形在 (0,−1) 是最低點、在 (π,3) 是最高點,兩點之間還有一個最高點與一個最低點,所以從 x=0 到 x=π 是一個半週期:23​× 週期 =π,週期 =32π​;b>0,由 b2π​=32π​ 得 b=3,(B) 正確。x=0 是最低點,所以 sin(−c)=−1,c=2π​+2kπ(k 為整數);在 4π​≤c≤2π​ 內只有 c=2π​,(C) 錯誤。(E) 函數是 f(x)=2sin(3x−2π​)+1,在 [0,2π] 內剛好三個週期,每個週期裡水平線 y=2 與圖形交於兩點,共 6 個交點;每一對交點對稱於該週期最高點所在的鉛直線,三個最高點的 x 坐標是 3π​、π、35π​,所以 x 坐標的和是 2(3π​+π+35π​)=6π,(E) 正確。
(E) 也可以直接解:2sin(3x−2π​)+1=2 即 sin(3x−2π​)=21​,0≤x≤2π 時 3x−2π​ 可以是 6π​、65π​、613π​、617π​、625π​、629π​,得 x=92π​、94π​、98π​、910π​、914π​、916π​,和為 954π​=6π。檢查 c:f(π)=2sin25π​+1=3,與圖上的 (π,3) 相符。
第 11 題答案 (A)(C)(D)(E)。(A) 把條件兩邊平方:sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ=251​,即 1+sin2θ=251​,sin2θ=−2524​,正確。(B) (sinθ−cosθ)2=1−sin2θ=2549​;θ 在第四象限,sinθ<0<cosθ,所以 sinθ−cosθ=−57​,不是 57​,錯誤。(C) 把 sinθ+cosθ=51​ 與 sinθ−cosθ=−57​ 相加除以 2,得 sinθ=−53​;相減除以 2,得 cosθ=54​,正確。(D) 135∘<2θ​<180∘,是第二象限角,sin2θ​>0;由半角公式 sin22θ​=21−cosθ​=21−54​​=101​,所以 sin2θ​=10​1​,正確。(E) 同理 cos22θ​=21+cosθ​=109​,第二象限餘弦為負,cos2θ​=−10​3​,所以 tan2θ​=10​1​÷(−10​3​)=−31​,正確。
開根號時的正負號都要由象限決定:(B) 看 θ 在第四象限,(D)、(E) 看 2θ​ 在第二象限。

04選填第 12~14 題(原卷 A、B、C):特殊角、半圓圍出的面積、正切的差角

第 12 題65π​=150∘,sin65π​=sin30∘=21​。34π​=240∘ 在第三象限,cos34π​=−cos60∘=−21​。tan4π​=1。所以原式 =21​−21​−1=−1。
原卷的兩個答案格依序填負號與 1。
第 13 題灰色區域是正六邊形扣掉六個半圓所蓋住的部分。正六邊形由 6 個邊長 4 的正三角形組成,面積是 6×43​​×42=243​。每個半圓的半徑是 2,面積 21​π⋅22=2π,六個合計 12π;但相鄰兩個半圓在頂點附近有重疊,要先算出重疊的面積。設 V 是一個頂點,M1​、M2​ 是過 V 的兩邊的中點(兩個半圓的圓心),O 是正六邊形的中心,P 是 VO 的中點。VM1​​=VP=2,且 ∠M1​VP=60∘(VO 平分 120∘ 的內角),所以 △VM1​P 是邊長 2 的正三角形,M1​P​=2;同理 M2​P​=2。因此兩個半圓的圓弧交於 V 與 P,重疊的部分由兩塊相同的弓形組成,每塊是半徑 2、圓心角 3π​ 的扇形扣掉邊長 2 的正三角形:21​⋅22⋅3π​−43​​⋅22=32π​−3​。一處重疊的面積是 2(32π​−3​)=34π​−23​,六個頂點共 8π−123​。六個半圓蓋住的面積是 12π−(8π−123​)=4π+123​,所以灰色區域的面積是 243​−(4π+123​)=123​−4π。
數值約為 8.22。不相鄰的兩個半圓圓心相距至少 6,大於半徑和 4,不會重疊,所以只需要處理相鄰的六處。若忘了加回重疊的部分,會得到 243​−12π,與答案格的形式對不上。
第 14 題圖中直角在 B,AB=BC;θ 是 AC 與 AE 的夾角,即 θ=∠CAB−∠EAB。設 AB=BC=3,則 BD=DE=EC=1,BE=2。在直角三角形 ABC 中 tan∠CAB=33​=1;在直角三角形 ABE 中 tan∠EAB=32​。由正切的差角公式,tanθ=1+1⋅32​1−32​​=35​31​​=51​。
三條線把 ∠CAB=45∘ 分成三個角,但三個角並不相等:它們的正切值由下而上依序是 31​、113​、51​。等分的是對邊 BC,不是角。

05混合題第 15~17 題(原卷 (1)(2)(3)):把高度寫成角度的函數、疊合、解方程式

第 15 題答案 (D)。B 在牆上,△OAB 是直角三角形(直角在 O),B 到地面的距離是 OB=ABsinx=103​sinx。AB 與地面夾 x,而 BC⊥AB,所以 BC 與鉛直方向的夾角也是 x,C 比 B 高出 BCcosx=10cosx。因此 C 點到地面的距離是 103​sinx+10cosx 公分。
用坐標也可以:取 O 為原點、地面為 x 軸、牆為 y 軸,B(0,103​sinx);由 A 到 B 的方向是 (cosx,sinx),把它逆時針轉 90∘ 得由 B 到 C 的方向 (−sinx,cosx),所以 C 的 y 坐標是 103​sinx+10cosx。(C) 是把 sinx 與 cosx 的係數對調了。
第 16 題(103​)2+102​=400​=20,所以 103​sinx+10cosx=20(23​​sinx+21​cosx)=20(sinxcos6π​+cosxsin6π​)=20sin(x+6π​)。a=20>0,θ=6π​ 在 0 到 2π​ 之間,所以 (a,θ)=(20,6π​)。
θ 要滿足 cosθ=23​​ 且 sinθ=21​;題目限制 0≤θ≤2π​,所以只有 6π​ 這一個。
第 17 題由第 16 題,20sin(x+6π​)=103​,即 sin(x+6π​)=23​​。0<x<2π​ 時 6π​<x+6π​<32π​。正弦值等於 23​​ 的角在 0 到 π 之間有 3π​ 與 32π​,其中 32π​ 是範圍的端點、取不到,所以 x+6π​=3π​,x=6π​。
驗算:x=6π​ 時 103​sin6π​+10cos6π​=53​+53​=103​。另一個角 32π​ 對應 x=2π​,那時磚塊的 AB 已經貼在牆上,不在題目的範圍內。
看到 asinx+bcosx 先疊合成單一正弦;解方程式前,把 x 的範圍一起換成括號裡那個角的範圍,再決定哪些角可以取。

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第 2 題負三弳是順時針轉,落在第三象限;第 8 題同一個數字有沒有寫度,代表的角差很多;第 10 題要從最低點與最高點之間隔了幾個起伏來定週期;第 11 題開根號的正負號要看角所在的象限;選填第 13 題相鄰的半圓在頂點附近有重疊,要加回來。詳解逐題寫在本頁。

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