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、和差角與倍角公式、正餘弦的疊合)

屏東高中 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 18 題,照原卷順序

單選題 4 題(每格 4 分,共 16 分)、多選題 7 題(每格 6 分,錯一個選項得 4 分,錯二個選項得 2 分,其餘 0 分,共 42 分)、填充題 7 題(每題 6 分,共 42 分)。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算

一、單選題(每格 4 分,共 16 分)
1
設 a=cos11,b=cos12,c=cos13,下列哪一個選項正確?
  1. (1) a>b>c
  2. (2) a>c>b
  3. (3) a<b<c
  4. (4) b>a>c
  5. (5) c<a<b
2
sin19∘cos79∘−sin71∘cos11∘=?
  1. (1) −21​
  2. (2) −23​​
  3. (3) 23​​
  4. (4) 21​
  5. (5) 22​​
3
設 α 為第二象限角,β 為第四象限角,sinα=72​,sinβ=−91​,求 sin(α−β)=?
  1. (1) 6355​​
  2. (2) −6355​​
  3. (3) −63135​​
  4. (4) 63135​​
  5. (5) 6325​​
4
已知 α,β,γ 均為銳角,且 tanα=1,tanβ=2,tanγ=3,則 α+β+γ=?
  1. (1) 90∘
  2. (2) 120∘
  3. (3) 150∘
  4. (4) 180∘
  5. (5) 210∘
二、多選題(每格 6 分,錯一個選項得 4 分,錯二個選項得 2 分,其餘 0 分,共 42 分)
5
考慮函數 f(x)=4sin2x,試問下列哪些選項正確?
  1. (1) −4≤f(x)≤4
  2. (2) f(x) 在 x=6π​ 時有最大值
  3. (3) f(x) 在 x=2π​ 時有最小值
  4. (4) y=f(x) 的圖形對稱於直線 x+π=0
  5. (5) f(4)>0
6
右圖與哪一個選項的函數圖形相符?
  1. (1) y=2sin3x​
  2. (2) y=−2sin3x
  3. (3) y=2sin(x−3π​)
  4. (4) y=2sin(3x+2π)
  5. (5) y=2cos(3x+2π​)
載入中...
7
有一圓形的摩天輪,中心軸高 20 公尺,直徑 36 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,小明恰坐在離地面最近的位置上,x 分鐘後,小明離地面高度為 y=asin(bx+c)+d,a>0,b>0,0<c<2π,下列哪些選項正確?
  1. (1) a+d=38
  2. (2) a=36
  3. (3) b=152π​
  4. (4) c=23π​
  5. (5) d=20
8
設 0≤x<2π,下列選項哪些正確?
  1. (1) sinx+cosx=2​cos(x+4π​)
  2. (2) sinx⋅cosx 的最大值是 21​
  3. (3) −2​≤sinx+cosx≤2​
  4. (4) 3sinx−4cosx 的最大值是 5
  5. (5) 當 sinx+cosx 為最大值時,此時 x=2π​
9
如圖,△ABC 與 △ECD 為直角三角形,且 B,C,D 三點共線,若 AB=1,BC=2,CD=2,DE=3,∠ACB=α,∠ECD=β,試求下列各值?
  1. (1) tanα=21​,tanβ=23​
  2. (2) tan(α+β)=8
  3. (3) tan∠ACE=8
  4. (4) sin∠ACE=81​
  5. (5) △ACE 的面積 =4
載入中...
10
若 180∘<θ<270∘,且 cosθ=−31​,下列何者正確?
  1. (1) sin2θ​=36​​
  2. (2) cos2θ​=33​​
  3. (3) sin2θ=942​​
  4. (4) cos2θ=97​
  5. (5) cos3θ=2723​
11
對於函數 y=f(x)=21​(sinx+cosx) 的圖形,下列敘述哪些是正確的?
  1. (1) y=f(x) 的週期為 π
  2. (2) y=f(x) 的振幅為 2​
  3. (3) y=f(x) 的圖形與 y 軸的交點為 (0,21​)
  4. (4) y=f(x) 的圖形與 x 軸有無限多個交點
  5. (5) y=f(x) 的圖形對稱於原點
填充題:(每題 6 分,共 42 分)注意:試題答案請化為最簡分數(原卷題號 A~G,本頁接續編為第 12~18 題)
12
早上 8 點 50 分時,鐘面之時針、分針所夾的銳角為 ◯◯◯​π。
13
圓心角為 60∘ 的扇形與其內切圓的面積比值是 ◯◯​。
載入中...
14
請問方程式 cosx=3π2x​ 有 ◯ 個實根?
15
如圖,在 △ABC 中,∠ABC=90∘,AB=4,BC=3,若以 AC 為軸將 △ABC 翻轉得共平面的 △AB′C,則 B 點到 AB′ 的距離為 ◯◯◯◯​。
載入中...
16
在三角形 ABC 中,cosB=54​,cosC=5​1​,且 BC=22,則三角形 ABC 的外接圓半徑為 ◯◯​。
17
若 180∘<α<270∘,0∘<β<90∘,且 cos(α+β)=54​,sin(α−β)=53​,則 cos2α=◯◯◯◯​。
18
若 f(x)=2cos(3π​−x)−2cosx−3 的最大值為 M,則 M=◯◯。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(3)
第 2 題(2)
第 3 題(1)
第 4 題(4)
第 5 題(1)(5)
第 6 題(2)(5)
第 7 題(1)(3)(4)(5)
第 8 題(2)(3)(4)
第 9 題(1)(2)(5)
第 10 題(1)(3)(5)
第 11 題(3)(4)
第 12 題367​π
第 13 題23​
第 14 題3
第 15 題2596​
第 16 題55​
第 17 題25−7​
第 18 題−1
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 1~4:弧度下比大小、和角公式的三種用法

第 1 題答案 (3)。11、12、13 沒有度的記號,都是弧度。4π≈12.566,三個數與 4π 的差分別是 11−4π≈−1.566、12−4π≈−0.566、13−4π≈0.434。餘弦的週期是 2π,且 cos(−t)=cost,所以 a=cos1.566、b=cos0.566、c=cos0.434(近似值)。餘弦在 0 到 π 之間遞減,而 0.434<0.566<1.566,所以 c>b>a,即 a<b<c。
1.566 比 2π​≈1.571 略小,所以 a 是很接近 0 的正數。若把 11、12、13 當成度,會得到相反的順序。
第 2 題答案 (2)。用餘角關係把角度換成 19∘ 與 11∘:cos79∘=sin11∘,sin71∘=cos19∘。原式 =sin19∘sin11∘−cos19∘cos11∘=−(cos19∘cos11∘−sin19∘sin11∘)=−cos(19∘+11∘)=−cos30∘=−23​​。
第 3 題答案 (1)。α 在第二象限,餘弦為負:cosα=−1−494​​=−735​​。β 在第四象限,餘弦為正:cosβ=1−811​​=945​​。sin(α−β)=sinαcosβ−cosαsinβ=72​×945​​−(−735​​)×(−91​)=6385​​−6335​​=6355​​。
第二項是「負負得正」之後再被前面的減號減掉;正負號弄反會得到 63115​​,不在選項裡。
第 4 題答案 (4)。tanα=1 且 α 是銳角,所以 α=45∘。tan(β+γ)=1−tanβtanγtanβ+tanγ​=1−62+3​=−1。β、γ 都是銳角,0∘<β+γ<180∘,在這個範圍內正切等於 −1 的角只有 135∘。所以 α+β+γ=45∘+135∘=180∘。
只知道正切值還不夠,要先確定角的範圍才能定出角度。

02多選 5~7:正弦函數的性質、看圖選函數、摩天輪

第 5 題答案 (1)(5)。(1) 對:−1≤sin2x≤1,乘以 4 得 −4≤f(x)≤4。(2) 錯:f(6π​)=4sin3π​=23​,不是最大值 4。(3) 錯:f(2π​)=4sinπ=0,不是最小值 −4。(4) 錯:正弦型圖形的鉛直對稱軸一定通過最高點或最低點,而 f(−π)=4sin(−2π)=0,直線 x=−π 通過的是圖形與 x 軸的交點。(5) 對:f(4)=4sin8,2π≈6.28<8<3π≈9.42,8 弧度的角與 8−2π≈1.72 同界,在第二象限,正弦為正。
最大值出現在 2x=2π​,即 x=4π​;最小值出現在 x=43π​(各再加上 π 的整數倍)。
第 6 題答案 (2)(5)。從圖讀出:最高 2、最低 −2,振幅是 2;圖形通過原點,相鄰兩個由上往下穿過 x 軸的點是 0 與 32π​,週期是 32π​,所以 x 的係數是 3;過原點之後圖形往下,在 x=6π​ 到最低點 −2。合起來是 y=−2sin3x。(1) 錯:週期是 6π。(2) 對。(3) 錯:週期是 2π,且不通過原點。(4) 錯:2sin(3x+2π)=2sin3x,過原點之後是往上的,與圖上下相反。(5) 對:2cos(3x+2π​)=2(cos3xcos2π​−sin3xsin2π​)=−2sin3x。
題幹寫「哪一個選項」,但這題列在多選題,而且 (2) 與 (5) 是同一個函數的兩種寫法,兩個都要選。
第 7 題答案 (1)(3)(4)(5)。高度以中心軸的高度為中心上下擺動,所以 d=20;擺動的幅度是半徑,a=236​=18。轉一圈 15 分鐘,週期 b2π​=15,b=152π​。x=0 時小明在最低點,高度 20−18=2:18sinc+20=2,sinc=−1,在 0<c<2π 內 c=23π​。所以 y=18sin(152π​x+23π​)+20。(1) 對:a+d=38(就是最高點的高度)。(2) 錯:a=18,36 是直徑。(3)(4)(5) 對。
振幅是半徑不是直徑。高度只看上下位置,所以順時針或逆時針轉,這個式子都一樣。

03多選 8~9:疊合與極值、正切和角與補角

第 8 題答案 (2)(3)(4)。(1) 錯:2​cos(x+4π​)=2​(22​​cosx−22​​sinx)=cosx−sinx,與 sinx+cosx 不同(例如 x=2π​ 時左邊是 1、右邊是 −1)。(2) 對:sinxcosx=21​sin2x,x=4π​ 時 sin2x=1,最大值 21​。(3) 對:sinx+cosx=2​(22​​sinx+22​​cosx)=2​sin(x+4π​),值在 −2​ 與 2​ 之間。(4) 對:3sinx−4cosx=5(53​sinx−54​cosx)=5sin(x−φ),其中 cosφ=53​、sinφ=54​;x 走完 0 到 2π 一整個週期,最大值是 5。(5) 錯:由 (3),最大值出現在 x+4π​=2π​,即 x=4π​;x=2π​ 時值只有 1。
(1) 若改成 2​cos(x−4π​) 就對了。
第 9 題答案 (1)(2)(5)。(1) 對:直角在 B 與 D,tanα=BCAB​=21​,tanβ=CDDE​=23​。(2) 對:tan(α+β)=1−21​×23​21​+23​​=41​2​=8。(3) 錯:B、C、D 共線,∠ACE=180∘−(α+β),tan∠ACE=−tan(α+β)=−8。(4) 錯:sin∠ACE=sin(α+β);α+β 介於 0∘ 與 180∘ 之間且正切為 8,是銳角,對邊 8、鄰邊 1、斜邊 65​,所以 sin∠ACE=65​8​。(5) 對:AC=12+22​=5​,CE=22+32​=13​,面積 =21​×5​×13​×65​8​=4。
(5) 也可以用梯形 ABDE 減去兩個直角三角形:2(1+3)×4​−21×2​−22×3​=8−1−3=4。

04多選 10~11:半角與倍角、疊合後的圖形性質

第 10 題答案 (1)(3)(5)。θ 在第三象限,sinθ=−1−91​​=−322​​。又 90∘<2θ​<135∘,2θ​ 在第二象限,正弦為正、餘弦為負。(1) 對:sin22θ​=21−cosθ​=32​,sin2θ​=32​​=36​​。(2) 錯:cos22θ​=21+cosθ​=31​,但餘弦為負,cos2θ​=−33​​。(3) 對:sin2θ=2sinθcosθ=2×(−322​​)×(−31​)=942​​。(4) 錯:cos2θ=2cos2θ−1=92​−1=−97​。(5) 對:cos3θ=cos(2θ+θ)=cos2θcosθ−sin2θsinθ=(−97​)(−31​)−942​​×(−322​​)=277​+2716​=2723​。
半角的正負號看 2θ​ 在哪個象限,不是看 θ。
第 11 題答案 (3)(4)。疊合:f(x)=21​×2​sin(x+4π​)=22​​sin(x+4π​)。(1) 錯:x 的係數是 1,週期是 2π。(2) 錯:振幅是 22​​。(3) 對:f(0)=21​(0+1)=21​。(4) 對:sin(x+4π​)=0 的解是 x=−4π​+kπ(k 為整數),有無限多個。(5) 錯:f(0)=21​=0,圖形不通過原點,不可能對稱於原點。
(2) 的 2​ 是 sinx+cosx 的振幅,前面還要乘上 21​。

05填充 A~C(第 12~14 題):鐘面夾角、扇形的內切圓、用圖形數實根

第 12 題以 12 點方向為起點順時針量。分針每分鐘走 6∘,50 分時在 300∘。時針每小時走 30∘、每分鐘走 0.5∘,8 點 50 分時在 8×30∘+50×0.5∘=265∘。夾角 =300∘−265∘=35∘,是銳角。化成弧度:35×180π​=367​π。
時針不是停在 8 上,50 分鐘裡它又往前走了 25∘。
第 13 題設扇形的半徑為 R、頂點(圓心)為 O,內切圓的半徑為 r、圓心為 I。I 在 60∘ 角的角平分線上,I 到扇形一條半徑的距離是 r,那條半徑與 OI 夾 30∘,所以 OI=sin30∘r​=2r。內切圓又與弧相切,切點在 OI 的延長線上:OI+r=R,即 3r=R。扇形面積 =21​R2×3π​=6πR2​=69πr2​=23πr2​,內切圓面積 =πr2,比值 =23​。
比值是「扇形比內切圓」,扇形比較大,所以答案大於 1。
第 14 題把實根看成 y=cosx 與直線 y=3π2x​ 的交點。−1≤cosx≤1,交點只可能在 −1≤3π2x​≤1,即 −23π​≤x≤23π​。x>0:在 0 到 2π​,cosx 由 1 降到 0,直線由 0 升到 31​,恰交 1 點;在 2π​ 到 23π​,cosx≤0 而直線為正,沒有交點。x<0:在 −2π​ 到 0,cosx≥0 而直線為負,沒有交點;在 x=−2π​,cosx=0 高於直線的 −31​;在 x=−π,cosx=−1 低於直線的 −32​;在 x=−23π​,cosx=0 高於直線的 −1。高低在 −23π​ 到 −π 之間換了一次,在 −π 到 −2π​ 之間又換了一次,畫出圖形可看出這兩段各恰交 1 點。共 3 個實根。
直線通過 (23π​,1) 與 (−23π​,−1),畫圖時用這兩點定出直線最方便。

06填充 D~E(第 15~16 題):翻轉後的距離、外接圓半徑

第 15 題直角三角形 ABC 中 AC=42+32​=5,sin∠BAC=53​,cos∠BAC=54​。以 AC 為軸翻轉,∠B′AC=∠BAC,所以 ∠BAB′=2∠BAC。B 到直線 AB′ 的距離 =ABsin∠BAB′=4sin(2∠BAC)=4×2×53​×54​=2596​。
cos∠BAB′=2×2516​−1=257​>0,∠BAB′ 是銳角,垂足落在 AB′ 上(距 A 為 4×257​=2528​,小於 4),所以到線段的距離就是到直線的距離。
第 16 題B、C 是三角形的內角,正弦為正:sinB=1−2516​​=53​,sinC=1−51​​=5​2​。sinA=sin(180∘−B−C)=sin(B+C)=sinBcosC+cosBsinC=53​×5​1​+54​×5​2​=55​11​。BC 是 ∠A 的對邊,由正弦定理 sinABC​=2R:2R=22×1155​​=105​,R=55​。
外接圓半徑要用「邊與它的對角」;已知的邊是 BC,所以要先求 sinA。

07填充 F~G(第 17~18 題):拆角求二倍角、展開後疊合

第 17 題2α=(α+β)+(α−β)。先定範圍:180∘<α+β<360∘,而 cos(α+β)=54​>0,所以 α+β 在第四象限,sin(α+β)=−53​。90∘<α−β<270∘,而 sin(α−β)=53​>0,所以 α−β 在第二象限,cos(α−β)=−54​。cos2α=cos(α+β)cos(α−β)−sin(α+β)sin(α−β)=54​×(−54​)−(−53​)×53​=−2516​+259​=−257​。答案格填 25−7​(負號佔一格)。
照這組條件,sin2β=sin((α+β)−(α−β))=(−53​)(−54​)−54​×53​=0,會推得 β 恰為 90∘,並不在題幹所寫的 0∘<β<90∘ 之內,是原卷條件的瑕疵;不過 α+β、α−β 所在的象限各只有一種可能,所求的 cos2α 仍是 −257​,答案格的格數也吻合。
第 18 題展開:2cos(3π​−x)=2(cos3π​cosx+sin3π​sinx)=cosx+3​sinx。所以 f(x)=3​sinx−cosx−3=2(23​​sinx−21​cosx)−3=2sin(x−6π​)−3。x 沒有限制,sin(x−6π​) 的最大值是 1,所以 M=2−3=−1(例如 x=32π​ 時取到)。
兩個餘弦的角不同,不能直接合併;要先把 cos(3π​−x) 展開,同類項合併後再疊合。
求值題先由角的範圍定出象限與正負號,再代公式;看到 asinx+bcosx 先疊合成單一正弦,週期、振幅、極值一次看清楚。

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屏東高中 113 上 高二第一次段考數學哪幾題最容易錯?

單選第 1 題的 11、12、13 是弧度,要先減掉四個圓周率再比;多選第 6 題有兩個選項是同一個函數的不同寫法;多選第 9 題要注意所求的角是兩角和的補角,正切差一個負號;填充 C(本頁第 14 題)要畫圖並比較幾個關鍵位置的高低才能數出三個實根;填充 F(第 17 題)要先由範圍定出兩個角各在哪個象限。詳解逐題寫在本頁。

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