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)

平鎮高中 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 19 題,照原卷順序

單選題 5 題 25 分、多選題 3 題 15 分、選填題 12 格 60 分(每格 5 分),合計 100 分。答案已與學校的標準答案逐題核對。

一、單選題(5 小題,每題 5 分,共 25 分)
1
圖為 y=sinbx 一個週期的圖形,則 b=
  1. (1) 1
  2. (2) 2
  3. (3) 3
  4. (4) 4
  5. (5) 5
載入中...
2
若 a=sin2,則下列何者正確?
  1. (1) −23​​<a<−22​​
  2. (2) −22​​<a<−21​
  3. (3) 22​​<a<23​​
  4. (4) 23​​<a<1
  5. (5) 0<a<22​​
3
已知 θ=4 弳,選出正確的選項
  1. (1) 3∘<θ<5∘
  2. (2) 30∘<θ<50∘
  3. (3) π<θ<2π
  4. (4) θ 為第四象限角
  5. (5) θ 為第二象限角
4
下列哪一個三角比值最大?
  1. (1) sin6π​
  2. (2) cos5π​
  3. (3) sin1
  4. (4) cos1
  5. (5) sin2
5
若 1255π​<θ<1259π​,則角 θ 位於第幾象限?
  1. (1) 第一象限
  2. (2) 第二象限
  3. (3) 第三象限
  4. (4) 第四象限
  5. (5) 以上皆非
二、多選題(3 小題,每題 5 分,共 15 分,所有選項全部答對 5 分,答錯一個選項得 3 分,答錯 2 個選項得 1 分,答錯多於 2 個選項和所有的選項均未作答者該題以 0 分計算)
6
將 y=sinx 的圖形往左平移 52π​ 單位得到 y=f(x) 的圖形,選出所有正確的選項。
  1. (1) f(x)=sin(x+52π​)
  2. (2) f(x)=sin(x−52π​)
  3. (3) f(x)=sin(x+512π​)
  4. (4) f(x)=sin(x+58π​)
  5. (5) f(x)=sin(x−58π​)
7
選出所有 3π​ 弳的同界角。
  1. (1) 37π​ 弳
  2. (2) −3π​ 弳
  3. (3) 35π​ 弳
  4. (4) −311π​ 弳
  5. (5) 319π​ 弳
8
若 f(x)=1+sin2x,下列哪些敘述是正確的?
  1. (1) 0≤f(x)≤2
  2. (2) y=f(x) 的週期為 π
  3. (3) 當 4π​≤x≤43π​ 時,y=f(x) 的圖形由左往右逐漸下降
  4. (4) y=f(x) 的圖形對稱於直線 x=4π​
  5. (5) y=f(x) 的圖形可由 y=sinx 的圖形向上平移 1 單位,再水平伸縮為原來的 2 倍而得
三、選填題(每格 5 分 12 格,共 60 分)(原卷題號 A~K,本頁編為第 9~19 題;E 題有兩格)
9
已知 y=asin(bx) 的週期為 3π​,最大值為 5,其中 a>0、b>0,則數對 (a, b)= ( ____ , ____ )。
10
附圖為邊長 6 的正方形,今分別以 A、C 為圓心,正方形的邊長為半徑畫兩圓弧,則鋪色區域面積為 ____ π− ____。
載入中...
11
設 △O1​O2​P 中,∠P=90∘,O1​P​=1,O2​P​=3​,分別以 O1​ 及 O2​ 為圓心,O1​P​ 與 O2​P​ 為半徑作圓,則兩圓形區域共同部分的面積 ab​π−c​(ab​ 為最簡分數),求 a+b+c= ____。
12
有一邊長為 10 公分的正三角形,內有一扇形 BDE 切 AC 於點 F,如圖,套色部分的面積為 a3​−cb​π。(cb​ 為最簡分數)求 a+b+c= ____。
載入中...
13
遊樂區中有一圓形摩天輪,當摩天輪開始運轉時,小龍恰坐在離地最近的位置上,x 分鐘後,小龍離地的高度(公尺)可表為 y=20sin(9π​x−2π​)+22。問:(1) 摩天輪轉一圈需 ____ 分鐘。(2) 6 分鐘後,小龍離地的高度 ____ 公尺。
14
已知 a>0,b>0,函數 y=asinbx 的圖形通過最高點 P(3, 5) 及最低點 Q(9, −5),如圖所示,則 a+b 的值 = ____ +____π​。
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15
已知 −2π≤x≤2π 中,則方程式 sinx=sin2x 的解有 ____ 個。
16
如圖,設半徑為 1 的三個圓互相外切,此三個圓間所圍區域的面積為 a 周長為 b 則 a+b=____​+____1​π。
載入中...
17
有一扇形的周長為 12,面積為 9,若此扇形的半徑 r 及圓心角 θ 則 r+θ= ____。
18
sin32π​×cos6π​+cos23π​×sin65π​+tan45π​×sin67π​=________​。
19
如圖為函數 y=f(x)=asin(bx−c)+d 一個週期的圖形,其中 a、b、c、d 皆為實數且 a>0,b>0,0<c<2π,則 a+b+πc​+d= ____。
載入中...
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(4)
第 2 題(4)
第 3 題(3)
第 4 題(5)
第 5 題(2)
第 6 題(1)(3)(5)
第 7 題(1)(4)(5)
第 8 題(1)(2)(3)(4)
第 9 題5、6(即 (5, 6))
第 10 題18、36(即 18π−36)
第 11 題14
第 12 題52
第 13 題(1) 18 (2) 32
第 14 題5、6(即 5+6π​)
第 15 題9
第 16 題3、2(即 3​+21​π)
第 17 題5
第 18 題1、4(即 41​)
第 19 題3
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:週期、弧度角的大小

第 1 題答案 (4)。圖形從原點出發,到 x=2π​ 剛好畫完一個週期,所以週期是 2π​。圖形從原點先往上,b>0,y=sinbx 的週期是 b2π​,由 b2π​=2π​ 得 b=4。
第 2 題答案 (4)。2π​≈1.57,32π​≈2.09,所以 2π​<2<32π​,2 弳是第二象限角。角從 2π​ 增加到 32π​ 時,正弦值從 1 一路減少到 23​​,所以 23​​<sin2<1。
2 弳約 114.6∘,實際值 sin2≈0.909,而 23​​≈0.866。
第 3 題答案 (3)。1 弳約 57.3∘,4 弳約 229.2∘,所以 (1)、(2) 都錯。π≈3.14、23π​≈4.71、2π≈6.28,π<4<23π​,所以 (3) π<θ<2π 正確,而且 θ 是第三象限角,(4)、(5) 都錯。
看到沒有 π 的弧度角,先用 π≈3.14 找出它夾在 2π​、π、23π​、2π 的哪兩個之間。

02單選第 4、5 題:比較大小、判斷象限

第 4 題答案 (5)。把五個值都換成 0 到 2π​ 之間的角的正弦值:(1) sin6π​≈sin0.52;(2) cos5π​=sin(2π​−5π​)=sin103π​≈sin0.94;(3) sin1;(4) cos1=sin(2π​−1)≈sin0.57;(5) sin2=sin(π−2)≈sin1.14。角在 0 到 2π​ 之間時,角愈大正弦值愈大,而 0.52<0.57<0.94<1<1.14,所以最大的是 sin2。
五個值約為 0.5、0.809、0.841、0.540、0.909。
第 5 題答案 (2)。1255π​=4π+127π​,1259π​=4π+1211π​。減去兩圈 4π 後,θ 的同界角介於 127π​ 與 1211π​ 之間,也就是在 2π​=126π​ 與 π=1212π​ 之間,所以 θ 位於第二象限。
換成度是 105∘ 到 165∘ 之間。
比大小時把每個值都換成第一象限角的正弦值,再用「角愈大正弦值愈大」。

03多選第 6~8 題:圖形平移、同界角、正弦函數的性質

第 6 題答案 (1)(3)(5)。圖形往左平移 52π​,是把 x 換成 x+52π​,所以 f(x)=sin(x+52π​),(1) 對、(2) 錯((2) 是往右平移)。正弦函數的週期是 2π,括號裡加減 2π 的整數倍函數不變:(3) 512π​=52π​+2π,對;(5) −58π​=52π​−2π,對;(4) 58π​−52π​=56π​ 不是 2π 的整數倍,錯,例如 x=0 時 sin58π​<0,但 sin52π​>0。
第 7 題答案 (1)(4)(5)。同界角與 3π​ 相差 2π=36π​ 的整數倍。(1) 37π​−3π​=2π,對。(2) −3π​−3π​=−32π​,錯。(3) 35π​−3π​=34π​,錯。(4) −311π​−3π​=−4π,對。(5) 319π​−3π​=6π,對。
第 8 題答案 (1)(2)(3)(4)。(1) 對:−1≤sin2x≤1,各加 1 得 0≤f(x)≤2。(2) 對:sin2x 的週期是 22π​=π,往上平移不改變週期。(3) 對:4π​≤x≤43π​ 時,2π​≤2x≤23π​,正弦值從 1 一路減少到 −1,所以 f(x) 從 2 一路降到 0。(4) 對:x=4π​ 時 f(x)=1+sin2π​=2 是最大值,正弦函數的圖形對稱於通過最高點的鉛直線。(5) 錯:y=sinx 向上平移 1 單位得 y=1+sinx,再水平伸縮為原來的 2 倍會得到 y=1+sin2x​,週期變成 4π;要得到 f(x),水平方向應該伸縮為原來的 21​ 倍。
y=sinbx(b>0)的週期是 b2π​:b 愈大,圖形在水平方向壓得愈窄。

04選填 A、B(第 9、10 題):週期與最大值、兩圓弧圍成的面積

第 9 題a>0 時,y=asin(bx) 的最大值是 a,所以 a=5。b>0 時週期是 b2π​,由 b2π​=3π​ 得 b=6。(a, b)=(5, 6)。
第 10 題連對角線 BD,把鋪色區域分成兩個一樣的弓形。以 A 為圓心的弧所在的扇形 ABD,半徑 6、圓心角 2π​,面積 =21​×62×2π​=9π;扣掉直角三角形 ABD 的面積 21​×6×6=18,一個弓形是 9π−18。兩個弓形合起來:2(9π−18)=18π−36。兩格依序填 18、36。
也可以用「兩個四分之一圓的面積相加,再扣掉正方形」:9π+9π−36=18π−36。

05選填 C、D(第 11、12 題):兩圓重疊的部分、正三角形內的扇形

第 11 題直角三角形 O1​O2​P 的兩股是 1、3​,斜邊 O1​O2​​=2,是 30∘、60∘、90∘ 的三角形:∠PO1​O2​=3π​,∠PO2​O1​=6π​。兩圓都通過 P,另一個交點 P′ 是 P 對直線 O1​O2​ 的對稱點,重疊的部分由兩段弧 PP′ 圍成。以 O1​ 為圓心的扇形 O1​PP′:半徑 1、圓心角 32π​,面積 21​×12×32π​=3π​。以 O2​ 為圓心的扇形 O2​PP′:半徑 3​、圓心角 3π​,面積 21​×3×3π​=2π​。兩個扇形合起來蓋住四邊形 O1​PO2​P′,其中重疊的部分被算了兩次,所以重疊部分的面積 =3π​+2π​− 四邊形 O1​PO2​P′ 的面積。四邊形是兩個全等的直角三角形,面積 2×21​×1×3​=3​。所求 =65​π−3​,a=6、b=5、c=3,a+b+c=14。
數值約 2.618−1.732=0.886,比小圓的面積 π≈3.14 小,合理。
第 12 題扇形的圓心是 B,弧與 AC 相切於 F,所以半徑 BF 垂直 AC,半徑就是正三角形的高 23​​×10=53​。扇形的圓心角是 ∠B=3π​,面積 =21​×(53​)2×3π​=225​π。正三角形的面積 =43​​×102=253​。套色部分 =253​−225​π,a=25、b=25、c=2,a+b+c=52。
數值約 43.30−39.27=4.03(平方公分),是靠近 A 與靠近 C 的兩小塊合起來。
由圓弧圍成的圖形,先找出每段弧的圓心、半徑與圓心角,再拆成扇形與三角形相加減。

06選填 E、F(第 13、14 題):摩天輪、由最高點與最低點決定函數

第 13 題(1) 轉一圈的時間就是函數的週期:2π÷9π​=18(分鐘)。(2) x=6 時,9π​×6−2π​=32π​−2π​=6π​,y=20sin6π​+22=20×21​+22=32(公尺)。
檢查:x=0 時 y=20sin(−2π​)+22=2,是最低點,與「開始時坐在離地最近的位置」相符。
第 14 題a>0 時 y=asinbx 的最大值是 a,最高點 P 的 y 坐標是 5,所以 a=5。由圖,P 與 Q 是相鄰的最高點與最低點,兩點的 x 坐標相差半個週期:半週期 =9−3=6,週期 =12。b>0,b2π​=12,b=6π​。a+b=5+6π​,兩格依序填 5、6。
檢查:x=3 時 5sin2π​=5,x=9 時 5sin23π​=−5,與 P、Q 相符。
相鄰的最高點與最低點,橫坐標相差半個週期。

07選填 G(第 15 題):sin x=sin 2x 的解的個數

第 15 題兩個角的正弦值相等,表示它們的終邊與單位圓的交點一樣高:兩個終邊要嘛重合(同界角),要嘛對稱於 y 軸(兩個角相加是 π 的同界角)。以下 k 是整數。第一類:2x=x+2kπ,x=2kπ,在 −2π≤x≤2π 內有 −2π、0、2π 三個。第二類:2x+x=π+2kπ,x=3π​+32kπ​,在範圍內有 −35π​、−π、−3π​、3π​、π、35π​ 六個。兩類沒有重複,共 3+6=9 個。
也可以在同一張圖上畫 y=sinx 與 y=sin2x(週期 π),從 −2π 到 2π 數交點,同樣是 9 個;兩端 x=±2π 也是交點,不要漏掉。
sinA=sinB 時,A 與 B 是同界角,或 A+B 是 π 的同界角,兩類都要解。

08選填 H、I(第 16、17 題):三個外切圓之間的區域、扇形的周長與面積

第 16 題三個圓兩兩外切,圓心距都是 1+1=2,所以 △ABC 是邊長 2 的正三角形,面積 =43​​×22=3​;切點在三邊的中點。三角形裡面,每個圓各占一個半徑 1、圓心角 3π​ 的扇形,面積 21​×12×3π​=6π​,弧長 1×3π​=3π​。中間所圍區域的面積 a=3​−3×6π​=3​−2π​;它的邊界是這三段弧,周長 b=3×3π​=π。a+b=3​−2π​+π=3​+21​π。根號內填 3,分母填 2。
第 17 題扇形的周長是兩條半徑加一段弧:2r+rθ=12,所以弧長 rθ=12−2r。面積 =21​× 半徑 × 弧長 =21​r(12−2r)=9,整理得 r2−6r+9=0,(r−3)2=0,r=3。弧長 =12−6=6,θ=36​=2(弧度)。r+θ=5。
檢查:面積 21​×32×2=9,周長 3+3+6=12。
扇形:弧長 =rθ,面積 =21​r2θ=21​× 半徑 × 弧長,周長要加兩條半徑。

09選填 J、K(第 18、19 題):特殊角的值、由圖形決定函數

第 18 題sin32π​=23​​,cos6π​=23​​,第一項 =43​。cos23π​=0,第二項 =0。45π​ 是第三象限角,參考角 4π​,正切為正,tan45π​=1;67π​ 是第三象限角,參考角 6π​,正弦為負,sin67π​=−21​,第三項 =−21​。原式 =43​+0−21​=41​。分子填 1,分母填 4。
第 19 題由圖,最大值 2、最小值 −6。a>0 時最大值 a+d=2、最小值 −a+d=−6,解得 d=−2、a=4。一個週期從 x=π 畫到 x=5π,週期 =4π;b>0,b2π​=4π,b=21​。圖形在 x=π 時 y=−2=d,而且接著往上,這是正弦函數一個週期的起點,所以這時括號裡的角是 0(或差 2π 的整數倍):21​×π−c=0,c=2π​,符合 0<c<2π(加減 2π 的整數倍後的其他值都不在這個範圍內)。a+b+πc​+d=4+21​+21​−2=3。
檢查:f(x)=4sin(2x​−2π​)−2,x=2π 時 4sin2π​−2=2,x=3π 時 4sinπ−2=−2,x=4π 時 4sin23π​−2=−6,都與圖相符。
y=asin(bx−c)+d:d 是最大值與最小值的平均,a 是兩者差的一半,b 由週期決定,c 由一個週期的起點決定。

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平鎮高中 112 上 高二第一次段考數學哪幾題最容易錯?

第 4 題要把五個值都換成第一象限的正弦值再比大小;第 11 題兩圓重疊的部分要拆成兩個扇形再扣掉一個箏形;第 15 題要用正弦值相等的兩個角是同界角、或相加是平角的同界角,兩類解都要數,範圍的兩個端點也算;第 19 題要從圖形的起點決定 c。詳解逐題寫在本頁。

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