01 · 試題原卷 14 題,照原卷順序
多選題 2 題(12 分)、填充題 10 題共 14 格(68 分,依答對格數累進計分)、非選擇題 2 題(20 分)
一、多選題(每題 6 分,共 12 分;各選項獨立判定,答錯 1 個選項得 4 分,答錯 2 個選項得 2 分,答錯多於 2 個選項或未作答得 0 分)
1
下列何者正確?- (A) 對於任意實數 α、β,等式 cos(α−β)=cosα−cosβ 都成立
- (B) 對於任意實數 α、β,等式 cos(α−β)=cosα−cosβ 都不成立
- (C) 存在無窮多個實數 α、β,使等式 cos(α−β)=cosα−cosβ 成立
- (D) 僅有有限多個實數 α、β,使等式 cos(α−β)=cosα−cosβ 成立
- (E) x、y 為實數,sin(x+y)sin(x−y)=sin2x−sin2y 恆成立
2
令 0<α<2π,0<β<2π,且 tanα=cosβ1+sinβ,下列選項何者正確?- (A) tanα−tan4π>0
- (B) 3α−β=2π
- (C) 3α+β=2π
- (D) 2α−β=2π
- (E) 2α+β=2π
二、填充題(共 14 格,占 68 分,依答對格數累進計分;答案須化至最簡)
3
−2π≤x≤2π,方程式 sin∣x∣−∣sinx∣=k 恰有四個彼此相異的實數解,求出實數 k 的範圍。
4
一八邊形是由腰長為 1,頂角為 x(x 為實數)的四個等腰三角形及它們的四個底邊構成之正方形所組成,試問當 x 為多少時,這八邊形的面積最大? 5
設 x 為實數,求出函數 y=sinx+cosx+1sinxcosx 的值域。
6
已知函數 f(x)=sinx,存在 x1、x2、x3、…、xm 滿足 0≤x1<x2<⋯<xm≤6π,且 ∣f(x1)−f(x2)∣+∣f(x2)−f(x3)∣+⋯+∣f(xm−1)−f(xm)∣=12,其中 m≥2,m∈N,試求出 m 的最小值。
7
已知 x、y∈R,且 x2+2xy+2y2=4,求出 xy 的最大值。
8
已知 f(x)=3cos(rxπ+φ),其中 r>0,f(x) 為奇函數,φ 的最小正值為 φ0。(1) 求出 φ0 的值。(2) 若函數 f(x)=3cos(rxπ+φ0),其中 r>0,f(x) 的圖形至少有一個最大值點和一個最小值點在圓 x2+y2=r2 內或圓 x2+y2=r2 上,求 r 的取值範圍。 9
已知函數 f(x)=2sin(ωx),其中常數 ω>0。(1) 若 y=f(x) 在 [−4π,32π] 上遞增,求 ω 的取值範圍。(2) 令 ω=2,將函數 y=f(x) 的圖形向左平移 6π 個單位,再向上平移 1 個單位,得到函數 y=g(x) 的圖形,區間 [a,b] 滿足:「g(x)=0 在 [a,b] 上至少含有 30 個實數解。」在所有滿足上述條件的 [a,b] 中,求 b−a 的最小值。
10
令 f(x)=cosx,α≤x≤α+2π,其中 −2π<α<2π。令 f(x) 的最大值為 M(M 隨著 α 改變而改變),最小值為 m(m 隨著 α 改變而改變),求出 M−m 的最大值。
11
凸四邊形 ABCD 中,∠ABC=32π,∠ACD=3π,∠BAD=2π,AD=24 公尺。設 ∠BAC=θ,12π≤θ≤6π。(1) 試用 θ 表示 AB 的長為多少公尺?(2) AB+BC 的最小值為多少公尺?(3) 承上題,此時 θ 為多少? 12
設 α、β 皆為實數,且滿足 sinα+sinβ=22,cosα+cosβ=26,求出 sin(α+β) 之值。 三、非選擇題(共 20 分;前面小題縱使未被證出,也可被引用來解後面小題)
13
令 A、B、C 為一銳角 △ABC 的三內角,回答下列問題:(1) 令 α、β 為實數,利用 cos 的和差角公式,證明 cos(α+β)+cos(α−β)=2cosαcosβ。(2 分)(2) 證明 cosAcosBcosC≤81。(4 分)(3) 求出 cosBcosCcosA+cosCcosAcosB+cosAcosBcosC 的最小值並證明其為最小。(3 分)(4) 求出 tanAtanB+tanBtanC+tanCtanA 的最小值並證明其為最小。(3 分)
14
令 A、B、C 為一 △ABC 的三內角,滿足 tanAtanC=tan2B,回答下列問題:(1) 證明 △ABC 為銳角三角形。(4 分)(2) 證明 B≥3π。(4 分)
第 1 題(C)(E)
第 2 題(A)(D)
第 3 題−2<k<0
第 4 題43π
第 5 題{y 2−2−1≤y≤22−1, y=−1} 第 6 題8
第 8 題(1) 2π;(2) r≥2
第 9 題(1) 0<ω≤43;(2) 343π
第 11 題(1) 16sin(2θ+3π);(2) 83+8;(3) 12π 第 13 題(1)(2) 見詳解;(3) 最小值 6;(4) 最小值 9
第 14 題見詳解(證明)
03 · 勾錯題號勾出錯的題號,看錯在哪幾章
不用登入。勾完馬上看到錯的集中在哪些單元;註冊後,首頁第一張卡就從那幾章開始。
對完答案了?勾你錯的題號
不用登入。勾完馬上看到錯的集中在哪幾個單元、接下來該練什麼。我們只記題號,不記你的答案。
還沒勾。全對的話恭喜,下面的逐題檢討卡看看短的那條路你有沒有走到。
下一次段考考前先拿一份自己的考前藍圖
註冊之後,在首頁填上你們下一次段考的日期和範圍,系統會照你做過的題、錯過的題,出一份考前藍圖 PDF:一份模擬卷、詳解,還有考前每天練哪一章。
註冊就能免費體驗,不需綁定信用卡。
免費註冊 04 · 逐題詳解每一題,錯在哪一步
看完想確認自己真的會,有些題目下面可以當場做一題同型的(免註冊)。
01多選題:和差角公式的判斷、倍角化簡
第 1 題答案 (C)(E)。(A) 錯:取 α=β=0,左邊 cos0=1,右邊 1−1=0。(B) 錯:取 α=4π、β=2π,左邊 cos(−4π)=22,右邊 22−0=22,等式成立。(C) 對:把剛才的 α 換成 4π+2nπ(n 為整數),兩邊的值都不變,所以有無窮多組。(D) 錯:與 (C) 相反。(E) 對:左邊 =(sinxcosy)2−(cosxsiny)2=sin2x(1−sin2y)−(1−sin2x)sin2y=sin2x−sin2y。 (A)(B) 是「全部成立/全部不成立」,各舉一個反例就能否定;(C) 只要找到一組再利用週期。
第 2 題答案 (A)(D)。1+sinβ=1+cos(2π−β)=2cos2(4π−2β),cosβ=sin(2π−β)=2sin(4π−2β)cos(4π−2β),相除得 tanα=sin(4π−2β)cos(4π−2β)=tan(4π+2β)。α 與 4π+2β 都在 0 到 2π 之間,所以 α=4π+2β,即 2α−β=2π,(D) 對。α>4π,所以 tanα>1=tan4π,(A) 對。(B) 錯:3α−β=2π+α>2π。(C)(E) 錯:2α+β=2π+2β>2π,3α+β 更大。
最後一步用到「正切在 0 到 2π 之間是一對一」,所以要先確認兩個角都在這個範圍內。
02填充 3~7:圖形與解的個數、疊合求極值
第 3 題令 g(x)=sin∣x∣−∣sinx∣,g(−x)=g(x),圖形對稱於 y 軸,先看 0≤x≤2π。0≤x≤π 時 sinx≥0,g(x)=sinx−sinx=0;π<x≤2π 時 sinx≤0,g(x)=sinx+sinx=2sinx,由 0 降到 −2(x=23π)再回到 0。所以在 0≤x≤2π 上:k=0 有無窮多個解,−2<k<0 恰有 2 個解,k=−2 恰有 1 個解,其餘無解。左半邊對稱,個數加倍,恰有四個相異實數解的條件是 −2<k<0。
流傳的兩份版本中,一份題幹印作「整數解」,另一份印作「實數解」;後者才與簡答 −2<k<0 相符,本頁採後者(整數 x 只有 −6 到 6,湊不出恰四個解)。
第 4 題等腰三角形兩腰為 1、夾角 x(0<x<π),面積 21sinx,底邊長 2sin2x,也就是正方形的邊長。八邊形面積 =(2sin2x)2+4×21sinx=2(1−cosx)+2sinx=2+22sin(x−4π)。−4π<x−4π<43π,當 x−4π=2π,即 x=43π 時面積最大(最大值 2+22)。 4sin22x 用半角公式換成 2(1−cosx),整個式子才會變成 sinx、cosx 的一次式,可以疊合。
第 5 題令 t=sinx+cosx=2sin(x+4π),則 −2≤t≤2,且 t2=1+2sinxcosx,sinxcosx=2t2−1。分母不可為 0,所以 t=−1。y=2(t+1)t2−1=2t−1。t 由 −2 到 2 時,y 由 2−2−1 到 22−1,再去掉 t=−1 對應的 y=−1。值域為 2−2−1≤y≤22−1 且 y=−1。 t=−1 落在
−2 與
2 之間,約分之前要先把它排除,值域中間會少一個點。
第 6 題每一項 ∣f(xi)−f(xi+1)∣≤2,等於 2 只發生在一個點的函數值是 1、另一個是 −1。在 0≤x≤6π 內,sinx=±1 的點只有 2π,23π,⋯,211π 共 6 個。若 m=7,共 6 項,總和要到 12 必須每項都是 2,需要 7 個函數值為 ±1 的點,辦不到;m<7 時總和小於 12。取 0,2π,23π,25π,27π,29π,211π,6π 共 8 個點,總和 =1+2×5+1=12。所以 m 的最小值為 8。
流傳的兩份版本中,一份把點列寫成「…、xn」,另一份寫 xm,與後文一致,本頁採後者。頭尾兩段(0 到 2π、211π 到 6π)各只貢獻 1,不可漏掉兩個端點。
第 7 題配方:(x+y)2+y2=4。令 x+y=2cosθ,y=2sinθ,則 x=2cosθ−2sinθ。xy=4sinθcosθ−4sin2θ=2sin2θ−2(1−cos2θ)=22sin(2θ+4π)−2。θ 可取任意實數,所以 xy 的最大值為 22−2。 流傳的兩份版本中,一份題幹印作「最小值」,另一份印作「最大值」;後者才與簡答
22−2 相符,本頁採後者(同一個式子的最小值是
−22−2)。
看到 asinθ+bcosθ 就疊合;看到 sin2、sinθcosθ 先用倍角公式降成一次,再疊合。
03填充 8~12:圖形性質、區間極值、正弦定理、和差角
第 8 題(1) 奇函數必有 f(0)=0,即 3cosφ=0,φ=2π+nπ(n 為整數);此時 f(x)=∓3sinrxπ 確實是奇函數。最小正值 φ0=2π。(2) f(x)=3cos(rxπ+2π)=−3sinrxπ,週期 2r。最大值點在 x=−2r+2nr,最小值點在 x=2r+2nr;離原點最近的是 (−2r,3) 與 (2r,−3),到原點的距離平方都是 4r2+3。條件為 4r2+3≤r2,r2≥4,得 r≥2。 第 9 題(1) ω>0,2sin(ωx) 包含 0 的遞增區間是 [−2ωπ,2ωπ]。要 [−4π,32π] 落在其中:2ωπ≥32π 且 2ωπ≥4π,得 0<ω≤43。(2) g(x)=2sin2(x+6π)+1=2sin(2x+3π)+1。g(x)=0 即 sin(2x+3π)=−21,2x+3π=67π+2nπ 或 611π+2nπ,x=125π+nπ 或 43π+nπ。相鄰兩根的間距依序是 3π,32π,3π,32π,⋯。30 個根之間有 29 段間距,從短的那段開始:15 段 3π 加 14 段 32π,b−a 的最小值 =5π+328π=343π。
[a,b] 的兩端剛好取在根上最省;29 是奇數,第一段選短的那一種,短的才會多一段。
第 10 題若 −2π<α≤0:區間 [α,α+2π] 包含 0,M=1;兩端點的值 cosα 與 cos(α+2π)=−sinα 都不小於 0,所以 m≥0,M−m≤1。若 0<α<2π:區間落在 0 到 π 之間,cosx 遞減,M=cosα,m=cos(α+2π)=−sinα,M−m=cosα+sinα=2sin(α+4π),在 α=4π 時為 2。2>1,所以 M−m 的最大值為 2。 流傳的兩份版本中,一份範圍印作
α≤x<α+2π(右端不含),另一份印作
α≤x≤α+2π;右端不含時
α>0 的情形取不到最小值,本頁採後者,與簡答
2 相符。
第 11 題(1) △ACD 中 ∠CAD=2π−θ,∠ADC=π−3π−(2π−θ)=θ+6π。由正弦定理 sin(θ+6π)AC=sin3π24,AC=163sin(θ+6π)。△ABC 中 ∠ACB=3π−θ,sin(3π−θ)AB=sin32πAC,AB=32sin(θ+6π)sin(3π−θ)。因 sin(3π−θ)=cos(θ+6π),由倍角公式 AB=16sin(2θ+3π)。(2) 同理 BC=sin32πACsinθ=32sinθsin(θ+6π)=163sin2θ+16sinθcosθ=83(1−cos2θ)+8sin2θ;而 AB=8sin2θ+83cos2θ。相加得 AB+BC=16sin2θ+83。6π≤2θ≤3π,sin2θ 遞增,最小值在 2θ=6π:16×21+83=83+8。(3) 此時 θ=12π。 流傳的兩份版本中,一份 (2) 印作
AB+AC,另一份印作
AB+BC;後者才與簡答
83+8 相符,本頁採後者(
AB+AC 在
θ=12π 時是
16+86)。附圖依題目條件重畫,取
θ=20∘ 示意。
第 12 題兩式平方相加:2+2(cosαcosβ+sinαsinβ)=21+23=2,得 cos(α−β)=0。兩式相乘:sinαcosα+sinβcosβ+(sinαcosβ+cosαsinβ)=412=23,即 21(sin2α+sin2β)+sin(α+β)=23。把 2α=(α+β)+(α−β)、2β=(α+β)−(α−β) 用和差角公式展開相加,sin2α+sin2β=2sin(α+β)cos(α−β)=0。所以 sin(α+β)=23。 驗算:
α=125π、
β=−12π 滿足兩個條件,
sin(α+β)=sin3π=23。
圖形題先把函數寫成 Asin(ωx+φ)+k 的樣子,再讀週期、極值點與零點;幾何題用正弦定理把每一邊都寫成同一個角的式子。
04非選擇題 13~14:三角形內角的不等式證明
第 13 題(1) cos(α+β)=cosαcosβ−sinαsinβ,cos(α−β)=cosαcosβ+sinαsinβ,兩式相加即得 cos(α+β)+cos(α−β)=2cosαcosβ。(2) 銳角三角形中 cosA、cosB、cosC 都是正數,且 cos(A+B)=cos(π−C)=−cosC。由 (1),2cosAcosB=cos(A+B)+cos(A−B)=−cosC+cos(A−B)≤1−cosC。兩邊同乘 cosC>0:cosAcosBcosC≤21cosC(1−cosC)。cosC 與 1−cosC 都是正數,由算幾不等式 cosC(1−cosC)≤(2cosC+1−cosC)2=41。所以 cosAcosBcosC≤81;等號成立於 A=B 且 cosC=21,即正三角形。(3) 令 P=cosAcosBcosC,由 (2) 知 0<P≤81。通分後所求 =Pcos2A+cos2B+cos2C。在 (2) 的式子 2cosAcosB=−cosC+cos(A−B) 兩邊同乘 cosC=−cos(A+B),得 2P=−cos2C−cos(A+B)cos(A−B)。再用 (1)(取 α=A+B、β=A−B)與倍角公式:cos(A+B)cos(A−B)=21(cos2A+cos2B)=cos2A+cos2B−1。所以 cos2A+cos2B+cos2C=1−2P,所求 =P1−2P=P1−2≥8−2=6。正三角形時每一項都是 1/41/2=2,和為 6,等號成立,故最小值為 6。(4) tanBtanC−1=cosBcosCsinBsinC−cosBcosC=cosBcosC−cos(B+C)=cosBcosCcosA,另外兩項同理。三式相加:tanAtanB+tanBtanC+tanCtanA=(cosBcosCcosA+cosCcosAcosB+cosAcosBcosC)+3≥6+3=9。正三角形時 3×(3)2=9,等號成立,故最小值為 9。 「求最小值並證明」要寫兩件事:不等式對所有銳角三角形成立,而且等號真的取得到(這裡是正三角形)。
第 14 題令 a=tanA,c=tanC,t=tanB;題目的式子有意義,所以三個角都不是 2π,且 0<B<π 使 t=0。(1) ac=t2>0,a、c 同號;三角形最多一個鈍角,所以 A、C 都是銳角,a>0、c>0。若 ac=1,則 tanA=tanC1=tan(2π−C),得 A+C=2π,B=2π,不合,所以 ac=1。由 B=π−(A+C),t=−tan(A+C)=ac−1a+c=t2−1a+c,即 t(t2−1)=a+c>0 ……(*)。假設 t<0:由 (*) 得 t2<1,於是 a+c=∣t∣(1−t2)<∣t∣=ac;但算幾不等式給出 a+c≥2ac>ac,矛盾。所以 t>0,B 也是銳角,△ABC 為銳角三角形。(2) 由 (*) 與算幾不等式,t(t2−1)=a+c≥2ac=2t。因 t>0,兩邊同除以 t:t2−1≥2,t≥3,即 tanB≥tan3π。B 是銳角,正切在 0 到 2π 之間遞增,所以 B≥3π;等號成立於 a=c,即正三角形。 (1) 不能只說「tan2B>0 所以都是銳角」:tanAtanC>0 只保證 A、C 是銳角,B 要另外證。
三角形的內角和是 π,所以 cos(A+B)=−cosC、tan(A+C)=−tanB;把三個角的式子換成兩個角,再配上算幾不等式。
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。
你們學校的段考卷也想要詳解?
考完把題目頁拍照或掃描上傳,我們收到後會盡快做好放上來:題目重新打字,附答案和逐題詳解,一樣免費下載 PDF。
上傳前可以先把姓名、座號遮掉。我們只用題目,不會放你的照片或筆跡。上傳要登入 Google 帳號。
上傳考卷常見問題
高雄中學 114 上 高二第一次段考數學的答案在哪裡?
本頁列出全部 14 題的答案;答案由御藍教育逐題重新計算。
高雄中學 114 上 高二第一次段考數學哪幾題最容易錯?
第 3 題要先畫出含絕對值的正弦圖形才數得出解的個數,第 6 題容易漏掉頭尾兩個端點,第 9 題第二小題的根距是一短一長交替,第 13、14 題的證明要交代等號成立與每個角是銳角的理由。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。
題目取自高雄中學 114 學年度上學期 高二第一次段考 數學A(自然組),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。