御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:三角函數(弧度量、弧長與扇形面積、弧度角的三角函數值、正弦函數的圖形與週期、圖形的平移與伸縮)

蘭陽女中 112 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 14 題,照原卷順序

多重選擇題 6 題(每題 5 分,共 30 分)、填選題 8 題共 14 格(每格 5 分,共 70 分),合計 100 分。答案已與學校公布的答案逐題核對,全部一致。

一、多重選擇題:每題 5 分,共 30 分,全對得 5 分,錯一個選項得 3 分,錯二個選項得 1 分,錯三個選項以上得 0 分。
1
下列何者正確?
  1. (1) π 弳 =180∘
  2. (2) −225∘=4−3π​ 弳
  3. (3) 4 弳 =π720​
  4. (4) 廣義角 3π 與 −π 為同界角
  5. (5) 5 弳為第五象限角。
2
下列哪一個是 4π​ 的同界角?
  1. (1) 43π​
  2. (2) 45π​
  3. (3) 417π​
  4. (4) −4π​
  5. (5) −47π​
3
對於 y=sinx 的敘述,何者正確?
  1. (1) 最小值 −1
  2. (2) 最大值 1
  3. (3) 圖形對稱於原點
  4. (4) 圖形對稱於 y 軸
  5. (5) 週期為 2π。
4
下列何者為 y=sinx 往左 4π​ 單位,再向上 2 單位的圖形?
  1. (1) y=sin(x+4π​)+2
  2. (2) y=sin(x+4π​)−2
  3. (3) y=sin(x−4π​)+2
  4. (4) y=sin(x−4π​)−2
  5. (5) y=sin(x−47π​)+2
5
下列何者的圖形可由 y=sinx 的圖形水平伸縮 3 倍,再鉛直伸縮 2 倍後得到?
  1. (1) y=2sin3x
  2. (2) y=3sin2x
  3. (3) y=2sin3x​
  4. (4) y=3sin2x​
  5. (5) y=sin32x​
6
選出下列正確的選項:
  1. (1) sin1>0
  2. (2) sin2>0
  3. (3) sin3>0
  4. (4) sin4>0
  5. (5) sin5>0
二、填選題:每格 5 分,共 70 分,答案若為分數請以最簡分數表示,若為根式請以最簡根式表示。(原卷題號 A~H,本頁編為第 7~14 題)
7
如圖 △ABC 為半徑為 2 的圓內接正三角形,求鋪色區域的 (1) 周長 = ____,(2) 面積 = ____。(原卷兩格的答案格式都是 ◯◯​+◯◯π​;附圖沒有塗色,是用粗線圍出這個區域:上方的弧 AB 與線段 AC、BC)
載入中...
8
sin6π​×sin3π​×sin2π​×sin32π​×sin65π​×cosπ×tan45π​= ____。(原卷的答案格式為 ◯◯◯◯​)
9
已知扇形的半徑為 4,周長為 20,求其 (1) 圓心角 = ____ 弳,(2) 面積 = ____。
10
如圖所示,已知有三個半徑分別為 1、2、3 的圓,圓心分別為 A、B、C,三個圓兩兩互相外切,設 ∠ABC=θ,若中間無鋪色區域的周長為 aπ+bθ,面積為 c+dπ+eθ,求 (1) a×b= ____,(2) c+d+e= ____。(附圖用粗線圍出的,就是三個圓中間由三段弧圍成的區域)
載入中...
11
在 0≤x≤2π 範圍內,求 y=sinx 與 y=sin2x+1 的圖形有 ____ 個交點。
12
函數 y=3sin(4x​−2π)+5 的週期為 ____ π。
13
已知電流強度為 I(安培)與時間 t(秒)的關係可表為 I=4sin(20πt+3π​)。(1) 求電流強度 I 的週期 ____ 秒。(2) 求電流強度 I 的最小值 ____ 安培。(3) 當 t=201​ 秒時,電流強度為 ____ 安培。(原卷的答案格式依序為 ◯◯◯​、◯◯、◯◯◯​)
14
在 −π≤x≤π 範圍內,方程式 sinx=2−1​ 有多少個解? ____ 又這些解的總和為何? ____ π
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(1)(4)
第 2 題(3)(5)
第 3 題(1)(2)(3)(5)
第 4 題(1)(5)
第 5 題(3)
第 6 題(1)(2)(3)
第 7 題(1) 43​+34π​;(2) 23​+34π​
第 8 題−163​
第 9 題(1) 3;(2) 24
第 10 題(1) −2;(2) 6
第 11 題2
第 12 題8(週期為 8π)
第 13 題(1) 101​;(2) −4;(3) −23​
第 14 題2 個;總和為 −π(第二格在 π 前面填負號)
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多選第 1、2 題:度與弧度、同界角

第 1 題(1) π 弳 =180∘,這是弧度的換算基準,對。(2) −225∘=−225×180π​=−45π​ 弳,不是 −43π​ 弳,錯。(3) 4 弳換成度是 4×π180∘​=π720∘​,卷面的等號右邊只印 π720​,沒有度的記號;沒有單位的角就是弧度,而 π720​≈229.2 弳並不等於 4 弳,所以照卷面所印,錯。(4) 3π−(−π)=4π,是 2π 的整數倍,兩角為同界角,對。(5) 坐標平面只有四個象限,沒有第五象限;23π​≈4.71<5<2π≈6.28,5 弳是第四象限角,錯。答案 (1)(4)。
選項 (3) 若右邊有度的記號(π720∘​)就是正確的換算;卷面沒有印,同一題的選項 (1)、(2) 則都有印,學校答案也沒有選 (3)。寫角度時,有沒有「度」的記號意思完全不同。
第 2 題同界角與 4π​ 的差必須是 2π=48π​ 的整數倍。(1) 43π​−4π​=42π​,不是,錯。(2) 45π​−4π​=44π​=π,不是,錯。(3) 417π​−4π​=416π​=4π,對。(4) 4π​−(−4π​)=42π​,不是,錯。(5) 4π​−(−47π​)=48π​=2π,對。答案 (3)(5)。
題幹寫「哪一個」,但這一大題是多重選擇,符合的有兩個。
度與弧度互換只記 180∘=π 弳;判斷同界角就看兩角的差是不是 2π 的整數倍。

02多選第 3~6 題:正弦函數的性質、平移、伸縮、正負

第 3 題(1)(2) sinx 的值在 −1 與 1 之間,在 x=23π​ 取到 −1、在 x=2π​ 取到 1,所以最小值 −1、最大值 1,都對。(3) sin(−x)=−sinx,點 (x,y) 在圖形上時 (−x,−y) 也在圖形上,圖形對稱於原點,對。(4) 若對稱於 y 軸,要有 sin(−x)=sinx;取 x=2π​,sin(−2π​)=−1=1,錯。(5) sin(x+2π)=sinx,而且沒有更小的正數有這個性質,週期為 2π,對。答案 (1)(2)(3)(5)。
第 4 題往左平移 4π​:把 x 換成 x+4π​,得 y=sin(x+4π​)。再向上平移 2:整個函數值加 2,得 y=sin(x+4π​)+2,這就是選項 (1)。(2) 後面是 −2,是向下平移,錯。(3) 括號裡是 x−4π​,是往右平移 4π​,與往左 4π​ 相差 2π​,不是同一個圖形,錯。(4) 往右又向下,錯。(5) x−47π​=(x+4π​)−2π,正弦函數的週期是 2π,所以 sin(x−47π​)=sin(x+4π​),與 (1) 是同一個函數,對。答案 (1)(5)。
往左移 4π​ 與往右移 2π−4π​=47π​ 得到同一個圖形。
第 5 題水平伸縮 3 倍:圖形上每一點的 x 坐標變成 3 倍,式子裡要把 x 換成 3x​,得 y=sin3x​(週期由 2π 變成 6π)。再鉛直伸縮 2 倍:每一點的 y 坐標變成 2 倍,得 y=2sin3x​,這是選項 (3)。(1) y=2sin3x 的週期是 32π​,是水平伸縮 31​ 倍,錯。(2) y=3sin2x 是水平 21​ 倍、鉛直 3 倍,錯。(4) y=3sin2x​ 是水平 2 倍、鉛直 3 倍,錯。(5) y=sin32x​ 是水平 23​ 倍,鉛直沒有伸縮,錯。答案 (3)。
水平伸縮 k 倍是把 x 換成 kx​,不是換成 kx。
第 6 題取近似值 π≈3.14、2π≈6.28。角在 0 與 π 之間(第一、二象限)時正弦值為正,在 π 與 2π 之間(第三、四象限)時正弦值為負。(1) 0<1<π,sin1>0,對。(2) 0<2<π,sin2>0,對。(3) 0<3<π,sin3>0,對。(4) π<4<2π,sin4<0,錯。(5) π<5<2π,sin5<0,錯。答案 (1)(2)(3)。
3 很接近 π 但還沒到,所以 sin3 是很小的正數(約 0.14)。
平移看加減、伸縮看乘除:動 x 的都要「反過來」寫,動 y 的照著寫。

03填選 A、B、C(第 7~9 題):弧與弦圍成的區域、特殊角的值、扇形

第 7 題設圓心為 O。正三角形的三個頂點把圓周三等分,所以 ∠AOB=∠BOC=∠COA=32π​。先求邊長:在等腰三角形 OAC 中 OA=OC=2,從 O 作 AC 的垂線,垂足 M 是 AC 的中點,∠AOM=3π​,AM=2sin3π​=3​,所以 AC=BC=23​。(1) 弧 AB 的長 =rθ=2×32π​=34π​,周長 =AC+BC+ 弧 AB=43​+34π​。(2) 連 OA、OB,區域拆成扇形 OAB 與兩個三角形 OAC、OBC。扇形 OAB=21​×22×32π​=34π​;△OAC=21​×AC×OM=21​×23​×1=3​(OM=2cos3π​=1),△OBC 也是 3​。面積 =34π​+23​,即 23​+34π​。
附圖用粗線圍出的區域是「弧 AB、AC、BC」,周長不包含 AB。面積也可以用正三角形 ABC(33​)加上弦 AB 上方的弓形(34π​−3​)來算,結果相同。
第 8 題逐項求值:sin6π​=21​,sin3π​=23​​,sin2π​=1。32π​ 是第二象限角,參考角 3π​,正弦為正:sin32π​=23​​。65π​ 是第二象限角,參考角 6π​:sin65π​=21​。cosπ=−1。45π​ 是第三象限角,參考角 4π​,正切為正:tan45π​=1。乘積 =21​×23​​×1×23​​×21​×(−1)×1=−163​。
七個因數裡只有 cosπ 是負的,所以乘積是負的。
第 9 題扇形的周長是兩條半徑加一段弧:20=4+4+ 弧長,所以弧長 =12。(1) 弧長 =rθ,12=4θ,圓心角 θ=3 弳。(2) 面積 =21​r2θ=21​×42×3=24(也可以用 21​× 半徑 × 弧長 =21​×4×12=24)。
周長別忘了兩條半徑。3 弳小於 2π,是一個合理的扇形。
弧長 =rθ、扇形面積 =21​r2θ,圓心角一律用弧度;不規則的區域拆成扇形與三角形。

04填選 D(第 10 題):三個外切圓中間的區域

第 10 題兩圓外切時,連心線長等於半徑和,而且切點在連心線上:AB=1+2=3,AC=1+3=4,BC=2+3=5。因為 32+42=52,△ABC 是直角三角形,∠A=2π​;又 ∠B=θ,所以 ∠C=π−2π​−θ=2π​−θ。中間的區域由三段弧圍成,每一段弧都在三角形內,分別是三個圓在 ∠A、∠B、∠C 內的那一段。(1) 三段弧長:圓 A 上 1×2π​=2π​;圓 B 上 2×θ=2θ;圓 C 上 3×(2π​−θ)=23π​−3θ。周長 =2π​+2θ+23π​−3θ=2π−θ,所以 a=2、b=−1,a×b=−2。(2) 區域面積 =△ABC− 三個扇形。△ABC=21​×3×4=6;扇形 A=21​×12×2π​=4π​;扇形 B=21​×22×θ=2θ;扇形 C=21​×32×(2π​−θ)=49π​−29θ​。面積 =6−4π​−2θ−49π​+29θ​=6−25π​+25θ​,所以 c=6、d=−25​、e=25​,c+d+e=6。
∠C 要用 θ 表示成 2π​−θ,才能整理成題目要的形式;係數 b、d 是負的,別漏掉負號。附圖沒有塗色,粗線圍出的就是所求的區域。
外切的圓,圓心連線通過切點;圓與圓之間的空隙 = 圓心連成的三角形 − 各個扇形。

05填選 E、F(第 11、12 題):兩個圖形的交點個數、週期

第 11 題把兩個圖形畫在同一張圖上,分段比較高低。y=sin2x+1 的值在 0 與 2 之間,週期是 π。先看 π≤x≤2π:這裡 sinx≤0,而 sin2x+1≥0,要相交只能兩邊同時等於 0;但 sinx=0 發生在 x=π、2π,這兩處 sin2x+1=1,所以這一段沒有交點。再看 0≤x≤2π​:這裡 2x 在 0 與 π 之間,sin2x≥0,所以 sin2x+1≥1≥sinx,要相交只能兩邊同時等於 1,即 sinx=1 且 sin2x=0,只有 x=2π​,得第 1 個交點 (2π​,1)。接著看 2π​<x<43π​:令 x=2π​+u(0<u<4π​),則 sinx=cosu、sin2x+1=1−sin2u。在單位圓上,直角三角形兩股的和大於斜邊,所以 sinu+cosu>1,即 1−cosu<sinu;又 u<2u<2π​,sinu<sin2u。於是 1−sin2u<1−sinu<cosu,也就是 sin2x+1<sinx,這一段沒有交點。最後看 43π​≤x≤π:sinx 由 22​​ 一路下降到 0,sin2x+1 由 0 一路上升到 1,一個由高往低、一個由低往高,恰好相交一次,得第 2 個交點。合計 2 個交點。
x=2π​ 是一個容易漏掉的交點:兩個函數在那裡的值都是 1。考試時畫出兩條曲線(描 0、4π​、2π​、43π​、π 等幾個點)就能看出交點只有兩個,上面是把圖上看到的情形逐段說清楚。
第 12 題y=asin(bx+c)+d 的週期只由 x 的係數決定,等於 ∣b∣2π​。這裡 x 的係數是 41​,週期 =2π÷41​=8π,格內填 8。
前面的 3(振幅)、括號裡的 −2π(左右平移)、後面的 +5(上下平移)都不影響週期。

06填選 G、H(第 13、14 題):交流電、正弦方程式的解

第 13 題(1) t 的係數是 20π,週期 =20π2π​=101​ 秒。(2) sin 的值最小是 −1,所以 I 的最小值是 4×(−1)=−4 安培。(3) 代入 t=201​:20π×201​+3π​=π+3π​=34π​。34π​ 是第三象限角,參考角 3π​,正弦為負:sin34π​=−23​​,所以 I=4×(−23​​)=−23​ 安培。
t=201​ 秒恰好是半個週期,所以這時的電流與 t=0 時的 4sin3π​=23​ 大小相同、方向相反。
第 14 題sinx=−21​ 是負的,解落在正弦曲線位於 x 軸下方的區間。在 −π≤x≤π 內,這樣的區間只有 (−π,0),水平線 y=−21​ 與這一段波谷交於 2 點,所以有 2 個解。參考角是 6π​(sin6π​=21​),兩個解是 x=−6π​ 與 x=−π+6π​=−65π​。總和 =−6π​−65π​=−π。
也可以不求出解:(−π,0) 這一段圖形對稱於直線 x=−2π​,兩個解的平均是 −2π​,和就是 −π。範圍是 −π 到 π,不要寫成 67π​、611π​。
y=asin(bx+c)+d:週期是 ∣b∣2π​,最大、最小值是 d±∣a∣;解方程式先看題目給的範圍。

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第 4 題往左平移四分之一個圓周率,和往右平移四分之七個圓周率是同一個圖形,兩個選項都要選;第 10 題要先看出三個圓心連成直角三角形,再把三個扇形的圓心角都用題目給的角表示;第 11 題兩個圖形的交點要分段比較高低,恰好碰到的那一點也要算;第 14 題的範圍含負的角,兩個解都是負的。詳解逐題寫在本頁。

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