01 · 試題原卷 31 題,照原卷順序
多選題 2 題(14 分)、填充題A 15 格(30 分)、填充題B 14 格(56 分),合計 100 分。本頁一格一題:第 3~17 題依序為原卷填充題A 第 1~12 題的各格,第 18~31 題依序為原卷填充題B 第 1~12 題的各格。第 14、15、26 題各有一個分數原卷讀不清,本站的讀法與其他讀法的答案寫在各題。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算。
一、多選題:(每題 7 分,共 14 分,錯一個選項得 5 分兩個得 3 分,其他不給分)
1
已知函數 f(x)=3sin3(x+18π)+1,則下列選項哪些正確?- (A) f(0)=25
- (B) f(x) 的週期為 6π
- (C) f(x) 的振幅為 3
- (D) y=f(x) 的圖形對稱於 x=6π
- (E) f(x)=3sin(3x+65π)+1
2
設 a=sin1,b=cos2,c=sin3,d=cos4,e=sin5,則下列大小關係何者正確?- (A) e>c>a
- (B) b>d
- (C) 22<a<23
- (D) b×d>0
- (E) a>c>b>d>e
二、填充題A:(每格 2 分,共 30 分)
8
已知一圓的半徑為 r,則圓心角 θ 所對應的扇形周長為 (1) ____。
9
已知一圓的半徑為 r,則圓心角 θ 所對應的扇形面積為 (2) ____。
12
函數 y=sinx 的振幅為 (1) ____。
13
函數 y=sinx 的週期為 (2) ____。
14
將函數 y=sinx 的圖形鉛直伸縮為原來的 4 倍,再水平伸縮為原來的 31 倍後,得到的新函數為 (1) ____。(原卷掃描檔上這個分數的分母模糊,本站讀作 31。)
15
將函數 y=sinx 的圖形鉛直伸縮為原來的 4 倍,再水平伸縮為原來的 31 倍後,新函數的週期為 (2) ____。(原卷掃描檔上這個分數的分母模糊,本站讀作 31。)
16
將函數 y=sinx 的圖形向左平移 4π 單位,再向下移 3 單位後,得到的新函數為 ____。
17
已知 a=sinπ,b=sinπ∘,試比較 a、b 大小為 ____。
三、填充題B:(每格 4 分,共 56 分)
18
已知 sinθ=135,且 2π<θ<π,試求 (1) cos(π−θ)= ____。
19
已知 sinθ=135,且 2π<θ<π,試求 (2) sin(23π−θ)= ____。
20
圖為函數 y=asin(x+b)+c 的部分圖形且 a>0,−π≤b<π,求 a+b+c 之值為 ____。 21
已知一正十八邊形內接於半徑為 10 的圓,若其邊長為 20sinθ,則 θ= ____。
22
若 999 弳的最小正同界角為 a,又其最大負同界角為 b,則 a−b= ____。
23
設 −2π≤x≤2π,若 sinx≤21,則 x 的解為 ____。
24
已知 P(sin2, cos2),則 P 點位在第 (1) ____ 象限。
25
已知 P(sin2, cos2),且若 P 的極坐標為 [r,θ],若 0≤θ<2π,試求 θ= (2) ____。
26
將函數 y=sinx 的圖形向左平移 4π,再水平伸縮 3 倍,所得之圖形,與水平伸縮 3 倍,再向左平移 θ 後的圖形相同,若 0<θ≤π,則 θ 為 ____。(原卷掃描檔上平移量的分母模糊,本站讀作 4π。)
27
設 3π≤x≤67π,若 f(x)=sin2x−2cosx+2,則當 x=a 時,有最大值 b,當 x=c 時,有最小值 d,試求 (b,d)= ____。
28
如圖,以 O 為圓心,作二個弧,半徑各為 4 公分、3 公分,正方形 OABC 的邊長為 23 公分,求鋪底部分的面積為 ____。 29
試求方程式 tanx=−cosx,在 −2π≤x≤2π 的範圍內共有 ____ 個實根。
30
考慮函數 f(x)=sinx+∣sinx∣,若 f(x) 的週期為 a,最大值為 b,最小值為 c,試求 (a,b,c)= ____。
31
設 a>0,令 A(a) 表示 x 軸、y 軸、直線 x=a 與函數 y=f(x)=3+2sinx 的圖形所圍成的面積,試求 A(2π)= ____。
第 1 題(A)(C)
第 2 題(B)(C)(D)(E)
第 4 題21
第 5 題−1
第 7 題−21
第 8 題rθ+2r
第 9 題21r2θ
第 10 題180π
第 11 題π180
第 12 題1
第 13 題2π
第 14 題y=4sin3x(水平伸縮讀作 31 倍;若原卷是 21 倍則為 y=4sin2x)
第 15 題32π(水平伸縮讀作 31 倍;若原卷是 21 倍則為 π)
第 16 題y=sin(x+4π)−3
第 17 題a<b
第 18 題1312
第 19 題1312
第 20 題3−2π
第 21 題18π(取銳角)
第 22 題2π
第 23 題−2π≤x≤−611π 或 −67π≤x≤6π 或 65π≤x≤2π
第 24 題四
第 25 題25π−2
第 26 題43π(平移量讀作 4π;若原卷是 3π 則為 π,是 6π 則為 2π)
第 27 題(4, 47)
第 29 題4
第 30 題(2π, 2, 0)
第 31 題6π
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01多選 1~2:正弦函數的性質、弧度角比大小
第 1 題答案 (A)(C)。先把括號乘開:3(x+18π)=3x+6π,所以 f(x)=3sin(3x+6π)+1。
(A) 正確。 f(0)=3sin6π+1=23+1=25。
(B) 錯誤。 x 的係數是 3,週期是 32π,不是 6π。
(C) 正確。 sin 前面的係數是 3,最大值 4、最小值 −2,振幅是 24−(−2)=3。
(D) 錯誤。 正弦曲線的對稱軸通過最高點或最低點。x=6π 時 3x+6π=32π,f(6π)=233+1,既不是 4 也不是 −2,所以這條直線不是對稱軸。
(E) 錯誤。 取 x=9π:f(9π)=3sin2π+1=4,但選項的式子得 3sin67π+1=−21,兩者不相等。 (E) 的式子在 x=0 時也得 25,只代一個點看不出差別;6π 與 65π 的正弦值相同,但加上 3x 之後就不同了。對稱軸在 3x+6π=2π,也就是 x=9π 這一類位置。
第 2 題答案 (B)(C)(D)(E)。用 π≈3.14 判斷各角的位置:2π≈1.57、23π≈4.71、2π≈6.28。
a=sin1:4π≈0.785<1<3π≈1.047,所以 22<a<23。
b=cos2:2π<2<32π≈2.09,所以 −21<b<0。
c=sin3:65π≈2.62<3<π,所以 0<c<21。
d=cos4:45π≈3.93<4<34π≈4.19,所以 −22<d<−21。
e=sin5:23π<5<35π≈5.24,所以 −1<e<−23。
合起來 a>c>0>b>−21>d>−22>−23>e。
(A) 錯誤。 e 是負的、a 是正的。
(B) 正確。 b>−21>d。
(C) 正確。 見 a 的範圍。
(D) 正確。 b、d 都是負的,相乘為正。
(E) 正確。 就是上面排出的順序。 數值約為 a≈0.84、c≈0.14、b≈−0.42、d≈−0.65、e≈−0.96。沒有度的記號就是弧度,1 弳約 57.3∘。
係數寫在括號外面的正弦函數先乘開再看週期與平移;弧度角比大小時,先用特殊角把每個角夾住。
02填充A 1~8(第 3~11 題):特殊角、扇形公式、度與弧度
第 5 題π=180∘,終邊在 x 軸的負向,單位圓上的點是 (−1,0),所以 cosπ=−1。
第 6 題35π=300∘,在第四象限,參考角 60∘。第四象限的正切為負,所以 tan35π=−tan60∘=−3。 第 7 題−649π=−8π−6π,減去 4 圈後與 −6π 是同界角。−6π 在第四象限,正弦為負,所以答案是 −sin6π=−21。
49=48+1,648π=8π 正好是整數圈。
第 8 題圓心角 θ 以弳為單位時,弧長是 rθ。扇形的周長是弧長加上兩條半徑:rθ+2r。
周長不是只有弧長,兩條半徑也要算。
第 9 題扇形佔整個圓的 2πθ,面積是 πr2×2πθ=21r2θ(θ 以弳為單位)。
第 10 題180∘=π 弳,兩邊同除以 180:1∘=180π 弳。
第 11 題π 弳 =180∘,兩邊同除以 π:1 弳 =π180 度。
約 57.3∘。
弧度角先換成熟悉的度數或減去整數圈,再看象限決定正負。
03填充A 9~12(第 12~17 題):振幅、週期、伸縮與平移
第 12 題y=sinx 的最大值是 1、最小值是 −1,振幅是 21−(−1)=1。
第 13 題x 每增加 2π(轉一圈),sinx 的值重複一次,而且沒有更小的正數有這個性質,所以週期是 2π。
第 14 題鉛直伸縮為原來的 4 倍:每個點的 y 坐標乘以 4,得 y=4sinx。水平伸縮為原來的 31 倍:每個點的 x 坐標變成 31,式子裡的 x 要換成 3x,得 y=4sin3x。
水平方向壓成 31,x 的係數是乘以 3,不是乘以 31。手上的卷若印的是 21 倍,同樣的做法得 y=4sin2x。
第 15 題y=4sin3x 的週期是 32π。也可以直接想:原來的週期 2π 在水平方向壓成 31,就是 32π;鉛直伸縮不影響週期。
手上的卷若印的是 21 倍,新函數是 y=4sin2x,週期是 2π×21=π。
第 16 題向左平移 4π:把 x 換成 x+4π,得 y=sin(x+4π)。再向下移 3:整個式子減 3,得 y=sin(x+4π)−3。
向左是加、向右是減;向下是在式子外面減。
第 17 題a=sinπ 沒有度的記號,是 π 弳(180∘),a=0。b=sinπ∘ 是 π 度,約 3.14∘,是很小的銳角,正弦值為正。所以 a<b。
b≈0.055。
水平方向的變化(伸縮、左右平移)改的是 x,而且方向與直覺相反;鉛直方向的變化改的是整個式子。
04填充B 1~4(第 18~22 題):角的化簡、讀圖、正多邊形、同界角
第 18 題θ 在第二象限,餘弦為負:cosθ=−1−(135)2=−1312。
π−θ 與 θ 的終邊對稱於 y 軸,x 坐標變號,所以 cos(π−θ)=−cosθ=1312。 檢查:π−θ 是銳角,餘弦應該是正的。
第 19 題23π−θ=π+(2π−θ)。角度加 π 是轉半圈,正弦變號:
sin(23π−θ)=−sin(2π−θ)=−cosθ
由上一題 cosθ=−1312,所以答案是 1312。
檢查:2π<θ<π 時 2π<23π−θ<π,是第二象限角,正弦應該是正的。這一格與上一格的值相同,都是 −cosθ。
第 20 題由圖,最大值 3、最小值 −1。振幅 a=23−(−1)=2,中間的高度 c=23+(−1)=1。
最高點在 x=π,此時 sin(π+b)=1,所以 π+b=2π(或再加減整數圈),b=−2π,在 −π≤b<π 之內,其他的值都超出範圍。
所以 y=2sin(x−2π)+1,a+b+c=2−2π+1=3−2π。
檢查:x=2π 代入得 2sin0+1=1,與圖上曲線在 x=2π 的高度相符;x=0 代入得 −1,是最低點。
第 21 題正十八邊形把圓心周圍分成 18 等分,每一邊所對的圓心角是 182π=9π。圓心與一邊的兩端點連成等腰三角形(兩腰是半徑 10),從圓心作這一邊的垂線,把頂角平分成 18π,邊也被平分。
半邊長 =10sin18π,所以邊長 =20sin18π,θ=18π。
18π=10∘。題目沒有限定 θ 的範圍,這裡取銳角。
第 22 題同界角之間相差 2π 的整數倍。把 999 一直減 2π,最後一個正的就是 a;再減一次 2π 就變成負的,而且是負的同界角裡最大的,就是 b。所以 b=a−2π,a−b=2π。
這一題不必真的算出 a。若要算:999÷2π≈158.996,a=999−316π≈6.257,b=999−318π≈−0.026。
化簡角度時先想終邊轉到哪裡,再用象限檢查正負;最小正同界角與最大負同界角一定剛好差一圈。
05填充B 5~8(第 23~27 題):正弦不等式、象限、平移次序、最大最小值
第 23 題先看 0≤x≤2π 這一個週期。sinx=21 的解是 x=6π、65π;由 y=sinx 的圖形,曲線只有在這兩個角之間高過 21。所以這一段的解是 0≤x≤6π 或 65π≤x≤2π。
再看 −2π≤x≤0:把上面的解整個減 2π,得 −2π≤x≤−611π 或 −67π≤x≤0。
兩段在 x=0 接起來,合併成三段:
−2π≤x≤−611π 或 −67π≤x≤6π 或 65π≤x≤2π
檢查:x=−23π 時 sinx=1,不合,它確實不在解裡;x=−2π 時 sinx=−1,合,它在中間那一段。
第 24 題2π≈1.57<2<π≈3.14,2 弳是第二象限角,所以 sin2>0、cos2<0。P 的 x 坐標為正、y 坐標為負,在第四象限。
注意 P 的坐標是先 sin 後 cos,與單位圓上的點 (cos2,sin2) 順序相反。
第 25 題r=sin22+cos22=1,所以 P=(cosθ,sinθ),要找 θ 使 cosθ=sin2 且 sinθ=cos2。
由餘角關係,sin2=cos(2π−2)、cos2=sin(2π−2),所以 θ 與 2π−2 是同界角。
2π−2≈−0.43 是負的,加一圈:θ=2π−2+2π=25π−2。 25π−2≈5.85,介於 23π 與 2π 之間,是第四象限角,與上一格相符。
第 26 題第一種做法:向左平移 4π 得 y=sin(x+4π);再水平伸縮 3 倍,把 x 換成 3x,得 y=sin(3x+4π)。
第二種做法:先水平伸縮 3 倍得 y=sin3x;再向左平移 θ,把 x 換成 x+θ,得 y=sin3x+θ=sin(3x+3θ)。
兩個圖形相同,所以 3θ 與 4π 相同或相差 2π 的整數倍:θ=43π、43π±6π、……。在 0<θ≤π 之內只有 θ=43π。
先平移再拉寬,平移的距離也跟著被拉成 3 倍,所以改成先拉寬時要平移 3×4π。一般地,θ 等於原來平移量的 3 倍,手上的卷若印的是別的平移量,照這個關係換算。
第 27 題用 sin2x=1−cos2x 全部換成餘弦,令 t=cosx:
f(x)=1−t2−2t+2=−(t+1)2+4
3π≤x≤67π 時,cosx 從 21 一路降到 x=π 的 −1,再回升到 −23,所以 −1≤t≤21。
t=−1(x=π)時有最大值 b=4。離 t=−1 越遠值越小,t=21(x=3π)時有最小值 d=−49+4=47。
答 (b,d)=(4, 47)。 範圍跨過 x=π,cosx 的最小值是 −1,不是端點 67π 的值。此時 a=π、c=3π。
正弦不等式先在一個週期內用圖形解,再平移到其他週期;有範圍限制的最大最小值,先確定代換後的範圍。
06填充B 9~12(第 28~31 題):扇形面積、實根個數、絕對值、曲線下的面積
第 28 題把 O 放在原點,A 在右、C 在上。鋪底部分是「正方形裡與 O 的距離不超過 4 的部分」挖掉「半徑 3 的四分之一圓」(3<23≈3.46,這個四分之一圓整個在正方形內)。
半徑 4 的弧與 AB 交於 D:OA=23、OD=4,所以 AD=16−12=2,∠AOD=6π。同理弧與 BC 交於 E,CE=2,∠COE=6π。於是 ∠DOE=2π−6π−6π=6π。
正方形裡距離 O 不超過 4 的部分 =△OAD+△OCE+ 扇形 ODE:
21×23×2×2+21×42×6π=43+34π
半徑 3 的四分之一圓面積是 41×9π=49π。
鋪底面積 =43+34π−49π=43−1211π(平方公分)。 約
4.05 平方公分。半徑
4 比邊長
23 大,所以外面那個弧在正方形裡不是完整的四分之一圓,要切成兩個直角三角形與一個扇形。
D、
E 是為了說明而取的名字,原圖沒有標。
第 29 題tanx=cosxsinx(cosx=0),原式化為 sinx=−cos2x=−(1−sin2x),也就是
sin2x−sinx−1=0
解得 sinx=21±5。21+5>1 不合,所以 sinx=21−5≈−0.618,此時 cosx=0,沒有問題。
由 y=sinx 的圖形,水平線 y=−0.618 介於 −1 與 0 之間,在每個週期與曲線交於 2 點。−2π≤x≤2π 是兩個週期,端點的正弦值是 0,不是交點,所以共有 4 個實根。 四個根約為 x≈−2.48、−0.67、3.81、5.62。也可以畫 y=tanx 與 y=−cosx 的圖形數交點,結果相同。
第 30 題分兩種情形。sinx≥0 時 f(x)=2sinx;sinx<0 時 f(x)=sinx−sinx=0。
圖形是:0≤x≤π 這半個週期是 y=2sinx 的拱形,π≤x≤2π 這半個週期貼在 x 軸上,之後每 2π 重複一次。所以週期 a=2π,最大值 b=2(sinx=1 時),最小值 c=0。
答 (a,b,c)=(2π, 2, 0)。
週期不是 π:f(2π)=2,但 f(23π)=0。
第 31 題−1≤sinx≤1,所以 1≤f(x)≤5,曲線都在 x 軸上方。A(2π) 就是 0≤x≤2π 之間、曲線 y=3+2sinx 與 x 軸之間的面積。
以水平線 y=3 為準:0≤x≤π 時曲線高出 2sinx,π≤x≤2π 時曲線低了同樣的形狀(因為 sin(x+π)=−sinx)。把前半段凸出來的那一塊剪下來,正好補滿後半段凹下去的那一塊。
補完後是寬 2π、高 3 的長方形,A(2π)=2π×3=6π。
這種割補只在剛好一個(或整數個)週期時成立。原卷這一題沒有附圖,可以自己畫 y=3+2sinx 在 0≤x≤2π 的圖形來看。
圖形的面積先找對稱與割補;方程式的實根個數可以化成正弦等於定值,再到正弦曲線上數交點。
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題目取自瑞祥高中 113 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。