御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:三角函數(弧度量、弧長、廣義角的三角函數值、正弦函數的圖形與週期、週期性現象的數學模型)

基隆高中 114 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

單一選擇題 8 題(每題 5 分,共 40 分)、多重選擇題 2 題(每題 10 分,共 20 分;錯一個選項得 6 分,錯兩個選項得 2 分,錯三個選項以上得 0 分)、填充題 6 題(每小題 5 分,共 30 分)、混合題 1 題組 2 小題(每小題 5 分,共 10 分),合計 100 分。答案已與學校公布的答案逐題核對。

一、單一選擇題:(每題 5 分;共 40 分)
1
將 225∘ 化為弳應為何?
  1. (A) 47π​
  2. (B) 45π​
  3. (C) 43π​
  4. (D) 4π​
2
直線 y=21​ 與 y=sinx 的圖形在 0≤x≤2π 的範圍內有 A、B 兩個交點,試求 AB=?
  1. (A) 3π​
  2. (B) 32π​
  3. (C) π
  4. (D) 34π​
3
下列哪一個三角函數值最小?
  1. (A) sin6π​
  2. (B) cos5π​
  3. (C) sin1
  4. (D) cos1
4
設 cosθ=5−4​ 且 θ 為第二象限角,試求下列選項何者正確?
  1. (A) sinθ=5−3​
  2. (B) cos(π−θ)=5−4​
  3. (C) tanθ=4−3​
  4. (D) sin(2π​−θ)=54​
5
函數 y=2sin[2(x+4)]+1 的週期為?
  1. (A) 4π
  2. (B) 2π
  3. (C) π
  4. (D) 2π​
6
若 α、β 為銳角,且 cosα>sinβ,則:
  1. (A) α+β<2π​
  2. (B) α+β=2π​
  3. (C) α+β>2π​
  4. (D) α>β
7
有一個輪子,半徑為 45 公分,讓它在地上滾動 180 公分的長度,試問輪子繞軸轉動了多少“弧度”?
  1. (A) π
  2. (B) 2π
  3. (C) 3
  4. (D) 4
8
將函數 y=sinx 的圖形向右平移 2π​ 單位,可得下列哪些函數的圖形?(本題在單一選擇題內,照單選作答)
  1. (A) y=cos(x−2π​)
  2. (B) y=cos(x+2π​)
  3. (C) y=cosx
  4. (D) y=cos(x+π)
二、多重選擇題:(每題 10 分,共 20 分,錯一個選項得 6 分,錯兩個選項得 2 分,錯三個選項以上得 0 分)
9
有一圓形的摩天輪,中心軸高 22 公尺,直徑 40 公尺,逆時針方向運轉一圈,需時 15 分鐘。當摩天輪開始運轉時,一位同學恰坐在離地面最近的位置上,x 分鐘後,這位同學離地面高度為 y=asin(bx+c)+d,a>0,b>0,0<c<2π,下列哪些選項正確?
  1. (A) a=22
  2. (B) b=152π​
  3. (C) c=23π​
  4. (D) d=20
  5. (E) 最大的 y=42
10
關於函數 f(x)=2sin(3x−6π​)+1,請問下列選項何者為真?
  1. (A) f(0)=0
  2. (B) f(x) 在 x=92π​ 時,有最大值
  3. (C) f(x) 的週期為 6π
  4. (D) y=f(x) 的圖形對稱於直線 x=95π​
  5. (E) f(x) 的最小值為 −2
三、填充題(每小題 5 分,共 30 分)
11
一位同學將七根半徑皆為 1 的水管綁在一起(不計算打結的繩長),其截面如下圖所示,試問外圍粗黑線條所圍的繩長至少需要 ____ 公分。
載入中...
12
設 0≤x≤2π,若 sin(x−2π​)≥−23​​,試求 x 的範圍為 ____。
13
計算 2cos32π​−sin65π​+tanπ+3​cos(6−π​)= ____。
14
下圖是一個邊長為 2 的正方形,各以頂點為圓心,邊長 2 為半徑在正方形內畫弧。求灰色區域的兩對角 A、B 之間的距離為 ____。
載入中...
15
若有一面扇子扇面完整時符合 BCA 弧長AB 弧長​=21​×大圓圓周長BCA 弧長​。若扇子長度 OA 為 20 公分,AD 為 8 公分,試求滿足這個條件的扇子,其扇面完整打開時的圓心角 θ 為 ____ 弳?
載入中...
16
設 2−3π​≤x≤2π,求函數 y=3sin(2x−4π​) 的圖形與 x 軸有 ____ 個交點。
四、混合題(每小題 5 分,共 10 分)
第 17~18 題為題組(第 17~18 題) 量販店內販售直徑為 18 吋的圓形披薩,因應小家庭的趨勢,將每個披薩等分成八個扇形的切片披薩進行販售。
17
每一片披薩的圓心角為多少弳?(單選)
  1. (A) 8π​
  2. (B) 6π​
  3. (C) 4π​
  4. (D) 3π​
18
現推出兩片合購方案,可任選兩種口味。在包裝上有兩種方案,方案一是採用正方形的盒子,方案二是採用矩形的盒子。 若只考慮正方形與矩形的面積,請問哪一種包裝方式較節省材料?(請詳細說明)
載入中...
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(B)
第 2 題(B)
第 3 題(A)
第 4 題(C)
第 5 題(C)
第 6 題(A)
第 7 題(D)
第 8 題(D)
第 9 題(B)(C)(E)
第 10 題(A)(B)(D)
第 11 題12+2π
第 12 題6π​≤x≤611π​
第 13 題0
第 14 題23​−2
第 15 題(4−23​)π
第 16 題7
第 17 題(C)
第 18 題方案二較節省材料(方案一的正方形面積為 81 平方吋,方案二的矩形面積為 812​−281​ 平方吋)
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單選第 1~3 題:度化弧度、圖形與水平線的交點、弧度角比大小

第 1 題答案 (B)。180∘=π 弳,所以 1∘=180π​ 弳。225∘=225×180π​=45π​ 弳。
225=45×5、180=45×4,約掉 45 就是 45​。
第 2 題答案 (B)。交點的 x 坐標滿足 sinx=21​。在 0≤x≤2π 內,sinx 為正的角在第一、二象限:x=6π​ 或 x=π−6π​=65π​。兩交點是 A(6π​,21​)、B(65π​,21​),高度相同,所以距離就是 x 坐標的差: AB=65π​−6π​=32π​
兩個交點對稱於直線 x=2π​(通過最高點的鉛直線)。
第 3 題答案 (A)。sin6π​=21​,拿其他三個和 21​ 比。 (B) 5π​=36∘<60∘,銳角範圍內角度愈大餘弦愈小,所以 cos5π​>cos60∘=21​。 (C) 1 弳約 57.3∘>30∘,銳角範圍內角度愈大正弦愈大,所以 sin1>sin30∘=21​。 (D) 1 弳約 57.3∘<60∘,所以 cos1>cos60∘=21​。 三個都比 21​ 大,最小的是 (A)。
近似值:cos5π​≈0.809,sin1≈0.841,cos1≈0.540。sin1、cos1 的 1 沒有度的記號,是 1 弳,不是 1∘。
1 弳約 57.3∘,比 60∘ 略小;遇到沒有 π 的弧度角,先換成度數再和特殊角比。

02單選第 4~6 題:第二象限角、週期、餘角關係

第 4 題答案 (C)。θ 在第二象限,sinθ>0。由 sin2θ+cos2θ=1 得 sin2θ=1−2516​=259​,所以 sinθ=53​。 (A) sinθ=53​,不是 5−3​。 (B) cos(π−θ)=−cosθ=54​,不是 5−4​。 (C) tanθ=cosθsinθ​=53​÷5−4​=4−3​,成立。 (D) sin(2π​−θ)=cosθ=5−4​,不是 54​。
也可以在第二象限取點 (−4,3),到原點的距離是 5,直接讀出 sinθ=53​、tanθ=−43​。
第 5 題答案 (C)。y=2sin[2(x+4)]+1=2sin(2x+8)+1,x 的係數是 2,週期 =22π​=π。
前面的 2(振幅)、括號裡的 +4(左右平移)、最後的 +1(上下平移)都不改變週期。
第 6 題答案 (A)。由餘角關係,cosα=sin(2π​−α),題目的條件就是 sin(2π​−α)>sinβ α 是銳角,所以 2π​−α 也是銳角。銳角範圍內角度愈大正弦值愈大,因此 2π​−α>β,也就是 α+β<2π​。
(D) 不一定:取 α=6π​、β=4π​,cosα=23​​>22​​=sinβ 符合條件,但 α<β。

03單選第 7、8 題:滾動的輪子、圖形的平移

第 7 題答案 (D)。輪子在地上滾動(不打滑),滾過的長度等於輪緣轉過的弧長。弧長 = 半徑 × 圓心角(弧度),所以轉過的角 =45180​=4(弧度)。
轉一整圈是 2π≈6.28 弧度,4 弧度大約是 0.64 圈。答案是不帶 π 的 4。
第 8 題答案 (D)。向右平移 2π​ 單位,把 x 換成 x−2π​,得到 y=sin(x−2π​)。 由 sin(−θ)=−sinθ 與餘角關係: sin(x−2π​)=−sin(2π​−x)=−cosx 再看各選項:(A) cos(x−2π​)=cos(2π​−x)=sinx;(B) cos(x+2π​)=−sinx;(C) 是 cosx;(D) cos(x+π)=−cosx。只有 (D) 與 −cosx 相同。
用一個點檢查:平移後的圖形在 x=0 的高度是 sin(−2π​)=−1。四個選項在 x=0 的值依序是 0、0、1、−1,只有 (D) 符合。本題放在單一選擇題,題幹雖然問「哪些」,成立的選項只有一個。
圖形向右平移 h 單位,是把 x 換成 x−h;向左平移則換成 x+h。

04多選第 9、10 題:摩天輪的高度、正弦函數的各項性質

第 9 題答案 (B)(C)(E)。摩天輪的半徑是 240​=20 公尺,中心高 22 公尺,所以最高 22+20=42 公尺、最低 22−20=2 公尺。 (A) 錯誤。 振幅是最高與最低相差的一半,a=242−2​=20,也就是半徑;22 是中心的高度。 (B) 正確。 轉一圈 15 分鐘,週期是 15,由 b2π​=15 得 b=152π​。 (C) 正確。 x=0 時在最低點,所以 sinc=−1;在 0<c<2π 內只有 c=23π​。 (D) 錯誤。 d 是最高與最低的平均,d=242+2​=22,也就是中心的高度。 (E) 正確。 sin 的值最大是 1,y 最大是 20+22=42。
整個式子是 y=20sin(152π​x+23π​)+22。檢查:x=7.5(轉半圈)時括號內是 π+23π​=25π​,sin 值是 1,高度 42,正好在最高點。高度只和轉了多少角度有關,順時針或逆時針轉,式子都一樣。
第 10 題答案 (A)(B)(D)。 (A) 正確。 f(0)=2sin(−6π​)+1=2×(−21​)+1=0。 (B) 正確。 x=92π​ 時括號內是 32π​−6π​=2π​,sin 值是 1,f(x)=3 是最大值。 (C) 錯誤。 x 的係數是 3,週期 =32π​。 (D) 正確。 x=95π​ 時括號內是 35π​−6π​=23π​,sin 值是 −1,圖形在這裡到最低點;通過最高點或最低點的鉛直線都是正弦函數圖形的對稱軸。 (E) 錯誤。 sin 的值最小是 −1,f(x) 最小是 2×(−1)+1=−1。
(C) 的 6π 是把 2π 乘以 3;x 的係數愈大,圖形左右壓得愈窄,週期要用除的。(E) 的 −2 少算了往上移的 1。
y=asin(bx+c)+d(a>0、b>0):a 是最高與最低相差的一半,d 是兩者的平均,週期是 b2π​,c 由起點的位置決定。

05填充第 11~13 題:繞過七個圓的繩長、正弦不等式、特殊角

第 11 題外圍六個圓的圓心連成邊長 2 的正六邊形(相鄰兩圓相切,圓心距離 =1+1=2)。繩子由 6 段直線與 6 段圓弧組成。 直線部分:每一段都與相鄰兩個圓相切,和兩圓心的連線平行且等長,長度 2,共 6×2=12。 圓弧部分:在每個外圍的圓上,兩個切點的半徑分別垂直於兩段直線。圓心處一圈 360∘ 扣掉兩個直角與正六邊形的內角 120∘,剩下 360∘−90∘−90∘−120∘=60∘=3π​,所以每段弧長是 1×3π​,六段合計 2π。 繩長 =12+2π(公分)。
六段圓弧的圓心角合起來剛好是一整圈 2π:繩子繞一圈,方向總共轉了 360∘。12+2π≈18.28。
第 12 題令 t=x−2π​。0≤x≤2π 換成 −2π​≤t≤23π​,要解 sint≥−23​​。 先找等號:sin3π​=23​​,所以 sint=−23​​ 的角在第三、四象限。在 −2π​≤t≤23π​ 內是 t=−3π​ 與 t=π+3π​=34π​。 看 y=sint 的圖形:從 t=−2π​ 的最低點往上升,在 t=−3π​ 升到 −23​​,之後一直在這個高度以上,到 t=34π​ 才又降回 −23​​,再往下到 t=23π​ 的最低點。所以 −3π​≤t≤34π​ 各加 2π​ 換回 x,得 6π​≤x≤611π​。
檢查端點與中間:x=6π​ 時 sin(−3π​)=−23​​,等號成立;x=π 時 sin2π​=1,成立;x=0 時 sin(−2π​)=−1,不成立。
第 13 題逐項算: cos32π​=cos120∘=−21​,所以 2cos32π​=−1。 sin65π​=sin150∘=21​。 tanπ=0。 cos(6−π​)=cos6π​=23​​,所以 3​cos(6−π​)=23​。 原式 =−1−21​+0+23​=0。
負角的餘弦值與正角相同;第二象限的角正弦為正、餘弦為負。

06填充第 14~16 題:兩弧的交點、扇子的圓心角、與 x 軸的交點個數

第 14 題把正方形下邊的兩個頂點叫 P、Q。A 是以 P、Q 為圓心的兩段弧的交點,所以 PA=QA​=2,而 PQ​=2,△PQA 是邊長 2 的正三角形。它的高是 2sin3π​=3​,所以 A 在下邊的上方 3​ 處,而且在正方形左右的正中間。 同樣地,B 是以上邊兩個頂點為圓心的兩段弧的交點,在上邊的下方 3​ 處,也在左右的正中間;B 離下邊 2−3​。 A、B 在同一條鉛直線上: AB=3​−(2−3​)=23​−2
23​−2≈1.46,比邊長 2 短,與圖相符。也可以這樣想:A 到上邊、B 到下邊各是 2−3​,所以 AB=2−2(2−3​)。
第 15 題大圓的半徑是 OA=20。弧 AB 的圓心角是 θ,弧長 =20θ;弧 BCA 是大圓其餘的部分,圓心角是 2π−θ,弧長 =20(2π−θ);大圓圓周長 =40π。代入條件: 20(2π−θ)20θ​=21​×40π20(2π−θ)​ 也就是 2π−θθ​=4π2π−θ​。交叉相乘:4πθ=(2π−θ)2,展開整理得 θ2−8πθ+4π2=0 用公式解:θ=28π±64π2−16π2​​=4π±23​π。 圓心角要小於一圈 2π,4π+23​π 不合,所以 θ=(4−23​)π。
(4−23​)π≈0.536π≈1.68 弳,大約 96.5∘。半徑在比例式裡上下約掉了,所以題目給的 20 公分與 8 公分都用不到。題目的圖是示意圖,圓心角沒有照實際大小畫。
第 16 題與 x 軸的交點就是 y=0:sin(2x−4π​)=0。sin 的值是 0 的角是 π 的整數倍,所以 2x−4π​=kπ(k 是整數), x=8π​+2kπ​ 代回範圍 −23π​≤8π​+2kπ​≤2π,各項除以 π 再減 81​:−813​≤2k​≤815​,即 −3.25≤k≤3.75。 整數 k=−3,−2,−1,0,1,2,3,共 7 個交點。
七個交點的 x 坐標是 −811π​、−87π​、−83π​、8π​、85π​、89π​、813π​,相鄰兩個相差半個週期 2π​。兩個端點 x=−23π​、x=2π 都不是交點。
弧長的比就是圓心角的比(同一個圓);正弦函數的圖形每隔半個週期與中線相交一次。

07混合題第 17、18 題:切片披薩的圓心角與包裝盒

第 17 題答案 (C)。一整圈是 2π 弳,等分成八片,每片的圓心角 =82π​=4π​ 弳。
4π​ 弳就是 45∘。
第 18 題披薩的直徑 18 吋,半徑 9 吋;每片是半徑 9、圓心角 4π​(45∘)的扇形。 方案一: 兩片的尖端放在同一個角,拼成圓心角 2π​ 的扇形(四分之一圓),兩條外側的半徑貼著正方形相鄰的兩邊,所以正方形的邊長是 9,面積 =92=81(平方吋)。 方案二: 兩片一正一反,共用一條半徑(圖中的斜線,長 9),兩片的尖端分別在這條斜線的兩端;每片的另一條半徑各貼著矩形的一條長邊,所以斜線與長邊的夾角是 45∘。 矩形的寬是斜線兩端的鉛直距離:9sin45∘=292​​。 矩形的長:下面那一片貼著下邊的半徑長 9,上面那一片貼著上邊的半徑長 9,兩者在水平方向重疊了斜線的水平長度 9cos45∘=292​​,所以長 =9+9−292​​=18−292​​。 矩形面積=(18−292​​)×292​​=812​−281​ 比較:812​−281​<81 相當於 812​<2243​,即 2​<23​,這是成立的(2​≈1.414)。所以方案二的矩形面積較小,方案二較節省材料。
812​−281​≈74.05(平方吋),比 81 少了大約 6.95 平方吋。兩片扇形本身的面積合計是 2×21​×92×4π​=481π​≈63.62,兩種盒子都裝得下。
斜放的線段,水平與鉛直的長度分別是長度乘以夾角的餘弦與正弦。

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基隆高中 114 上 高二第一次段考數學哪幾題最容易錯?

第 6 題要把餘弦換成餘角的正弦,再用銳角範圍內正弦遞增來比角度;第 9 題起點在最低處,括號裡的常數要取二分之三個圓周率,振幅是半徑不是中心高度;第 12 題先把括號整個換成新的變數,範圍也要跟著換;第 15 題列出的是圓心角的二次方程式,兩個根要捨去超過一圈的那個;第 18 題矩形的長要用兩條半徑相加再扣掉重疊的部分。詳解逐題寫在本頁。

我們學校的段考卷也可以做詳解嗎?

可以。考完把題目頁拍照或掃描,從本頁「上傳考卷」傳給我們,收到後會盡快做好放上來,一樣免費。

這份段考卷可以下載列印嗎?

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。

題目取自基隆高中 114 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。

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