01 · 試題原卷 18 題,照原卷順序
單選題 6 題(30 分)、多選題 4 題(20 分)、填充題 8 題 10 格(50 分)
一、單選題(一題 5 分,共 30 分)
1
設 180∘<θ<360∘,且 4sinθ=−3cosθ,則 tan2θ 的值為何?- (A) −31
- (B) 3
- (C) −1
- (D) 1
- (E) −3
2
設 −2π≤x≤6π,則方程式 cosx=112−1 的解有幾個?- (A) 2
- (B) 4
- (C) 6
- (D) 8
- (E) 10
3
下列哪一個三角比值最大?- (A) sin6π
- (B) cos5π
- (C) sin1
- (D) cos1
- (E) sin2
4
鐘面上的時間為十點二十分時,時針與分針所夾較小的角度為多少度?- (A) 167∘
- (B) 168∘
- (C) 169∘
- (D) 170∘
- (E) 171∘
5
y=f(x) 為 y=sinx 或 y=cosx 經平移伸縮後而得到的函數,其部分圖形如圖,其中 A(6π,1),B(125π,−1),試問下列哪一選項最合理?- (A) f(x)=−1+2cos(2x−6π)
- (B) f(x)=−1+2cos(2x−12π)
- (C) f(x)=−1+2cos(2x+3π)
- (D) f(x)=−1+2sin(2x+24π)
- (E) f(x)=−1+2sin(2x+6π)
6
函數 f(x)=3sinx−33cosx,0≤x≤2π,當 x=α 時,f(x) 有最小值 −6,則 α=?- (A) 32π
- (B) 65π
- (C) 34π
- (D) 35π
- (E) 611π
二、多選題(一題 5 分,共 20 分)(原卷題號 1~4,本頁接續編為第 7~10 題)
7
右圖是三角函數 y=c+bcosax 的部分圖形,其中 a>0,則下列那些選項是正確的?- (A) 週期為 23π
- (B) a=32
- (C) c=4
- (D) b=3
- (E) 點 (2π,25) 在圖形上
8
已知 0≤x≤π,y=2cos(3π−x)−2cosx+1,則下列何者正確?- (A) y 的週期是 2π
- (B) y 的最大值 =3
- (C) y 的最大值 =2
- (D) y 的最小值 =0
- (E) x=32π 時,y 有最大值
9
設 x∈R,若方程式 sinx+3cosx=k,則下列哪些選項中的 k 值,會使得方程式沒有實數解?- (A) 1
- (B) 3
- (C) 2
- (D) 23
- (E) −23
10
坐標平面上,O 為原點,P(x,12) 為角 θ 終邊上一點,且 cosθ=−53,則下列選項哪些正確?- (A) x=−3
- (B) sinθ=54
- (C) sin(2π−θ)=−54
- (D) tan(π−θ)=−43
- (E) cos(−25π−θ)=54
三、填充題(一題 5 分,共 50 分)(原卷題號 1~8,本頁接續編為第 11~18 題;第 12、16 題各有兩格,全大題共 10 格)
11
如圖,∠C 是直角,AC=BC,D、E 三等分 BC,∠DAE=θ,則 tanθ= ____。 12
已知 y=3sinx+3cosx+2,且 0≤x≤2π,則 (1) y 的最小值 m= ____。 (2) 此時 x 值 = ____。 13
已知 270∘<θ<360∘ 且 sinθ=−53,則 cos2θ= ____。
14
若 0≤x≤2π,則 sinx<−21 的解為 ____。
15
已知 tanα+tanβ=35,tanαtanβ=−31,則 sin(α+β)cos(α−β)= ____。
16
如附圖(右),△ABC 為一邊長 4 的正三角形,圓 O 為其內切圓,D、E、F 為其切點,試求: (1) OD 的長度 = ____。 (2) 鋪色部分面積的大小 = ____。 17
方程式 sinx=3πx 解的個數有 ____ 個。
18
如右圖,每一小方格皆是邊長為 1 的正方形,若 ∠BCA=α,∠DCE=β,則 ∠ACE= ____。 第 1 題(A)
第 2 題(D)
第 3 題(E)
第 4 題(D)
第 5 題(E)
第 6 題(E)
第 7 題(B)(D)(E)
第 8 題(A)(B)(D)(E)
第 9 題(D)(E)
第 10 題(B)(C)
第 11 題113
第 14 題67π<x<611π
第 15 題52
第 16 題(1) 323 (2) 94π−33 第 17 題7
第 18 題135∘
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01單選第 1~3 題:半角的正切、解的個數、弧度角比大小
第 1 題答案 (A)。由 4sinθ=−3cosθ 得 tanθ=−43。令 t=tan2θ,由正切的倍角公式 tanθ=1−t22t:1−t22t=−43,整理得 3t2−8t−3=0,(3t+1)(t−3)=0,t=−31 或 3。因為 90∘<2θ<180∘,2θ 是第二象限角,正切為負,所以 tan2θ=−31。
也可以先定出
θ 在第四象限(正切為負),
sinθ=−53、
cosθ=54,再用半角公式
cos2θ=−21+54=−103、
sin2θ=21−54=101 相除。
第 2 題答案 (D)。−1121 介於 −1 與 1 之間,在長度為 2π 的一個週期內,y=cosx 的圖形與水平線 y=−1121 恰有 2 個交點。−2π≤x≤6π 的長度是 8π,正好 4 個週期;端點處 cosx=1,不是解,不會重複計算。所以共有 4×2=8 個解。
第 3 題答案 (E)。把五個值都化成 0 到 2π 之間的角的正弦(2π≈1.571),在這個範圍內角越大正弦越大。(A) sin6π≈sin0.524;(B) cos5π=sin(2π−5π)=sin103π≈sin0.942;(C) sin1;(D) cos1=sin(2π−1)≈sin0.571;(E) sin2=sin(π−2)≈sin1.142。角度最大的是 1.142,所以 sin2 最大。
大小順序是 sin2>sin1>cos5π>cos1>sin6π。1 弳約 57.3∘,2 弳約 114.6∘,在第二象限。
02單選第 4~6 題:時鐘夾角、由圖形找函數、疊合求最小值
第 4 題答案 (D)。鐘面一大格是 30∘。十點二十分時,分針指向 4,從 12 順時針算起是 120∘;時針從 10 再走了 6020 格,位置是 300∘+30∘×31=310∘。兩針相差 310∘−120∘=190∘,較小的夾角是 360∘−190∘=170∘。
時針不是停在 10:二十分鐘它走了 10∘。
第 5 題答案 (E)。圖形在 y=1 與 y=−3 之間起伏,中心線是 y=−1、振幅是 2。A 是最高點,B 是 A 之後圖形下降時第一次通過中心線的點,兩點的 x 坐標相差四分之一個週期:125π−6π=4π,所以週期是 π,x 的係數是 2,(B)(D) 不合。把 A 的 x=6π 代入其餘選項:(A) −1+2cos6π=−1+3=1;(C) −1+2cos32π=−2=1;(E) −1+2sin2π=1,符合。再代 B:−1+2sin(65π+6π)=−1+2sinπ=−1,也符合。 直接寫式子:最高點在 x=6π,所以 f(x)=−1+2cos(2(x−6π))=−1+2cos(2x−3π),而 cos(2x−3π)=sin(2x−3π+2π)=sin(2x+6π),就是 (E)。
第 6 題答案 (E)。疊合:3sinx−33cosx=6(21sinx−23cosx)=6(sinxcos3π−cosxsin3π)=6sin(x−3π)。最小值 −6 發生在 sin(x−3π)=−1。0≤x≤2π 時 −3π≤x−3π≤35π,這個範圍內只有 x−3π=23π,所以 α=23π+3π=611π。 03多選第 1、2 題(第 7、8 題):由圖形決定餘弦函數、疊合後在限制範圍求極值
第 7 題答案 (B)(D)(E)。圖中最高點是 A(0,4),最低點是 B(23π,−2)。相鄰的最高點與最低點相差半個週期,所以週期是 2×23π=3π,(A) 錯。由 a2π=3π 得 a=32,(B) 對。中心線 c=24+(−2)=1,(C) 錯。x=0 時 y=c+b=4,所以 b=3,(D) 對。函數是 y=1+3cos32x,代 x=2π:1+3cos3π=1+23=25,(E) 對。
流傳版本的圖把 A、B 的坐標寫在點旁,本頁改用坐標軸上的刻度表示。x=π 與 x=2π 時 y=1+3×(−21)=−21,圖形並不在這兩處通過 x 軸。
第 8 題答案 (A)(B)(D)(E)。2cos(3π−x)=2(cos3πcosx+sin3πsinx)=cosx+3sinx,所以 y=3sinx−cosx+1=2(23sinx−21cosx)+1=2sin(x−6π)+1。(A) 對:這個函數式中 x 的係數是 1,週期是 2π。0≤x≤π 時 −6π≤x−6π≤65π,sin(x−6π) 的範圍是 −21 到 1。最大值在 x−6π=2π,即 x=32π 時,y=2+1=3,(B)(E) 對、(C) 錯。最小值在 x−6π=−6π,即 x=0 時,y=2×(−21)+1=0,(D) 對。 (A) 是就函數式 2sin(x−6π)+1 本身的週期來判斷,題目的 0≤x≤π 是討論極值時的範圍;流傳版本的參考答案也把 (A) 列為正確。最小值不是 2×(−1)+1=−1,因為這個範圍內正弦到不了 −1。
04多選第 3、4 題(第 9、10 題):疊合後的值域、廣義角三角比
第 9 題答案 (D)(E)。疊合:sinx+3cosx=2(21sinx+23cosx)=2sin(x+3π)。x 是任意實數時,左式的值恰好跑遍 −2 到 2,所以 −2≤k≤2 時有實數解,k>2 或 k<−2 時沒有實數解。1、3≈1.73、2 都在範圍內;23≈3.46>2、−23<−2 在範圍外。 k=2 剛好是最大值,仍然有解(例如 x=6π)。
第 10 題答案 (B)(C)。P 到原點的距離 r=x2+144,cosθ=rx=−53,所以 x<0,且 25x2=9(x2+144),x2=81,x=−9,r=15。(A) 錯:x=−9。(B) 對:sinθ=1512=54。(C) 對:sin(2π−θ)=sin(−θ)=−sinθ=−54。(D) 錯:tanθ=−912=−34,tan(π−θ)=−tanθ=34。(E) 錯:cos(−25π−θ)=cos(25π+θ)=cos(2π+θ)=−sinθ=−54。 P 的 y 坐標是正的、x 坐標是負的,θ 是第二象限角。(E) 先用 cos(−A)=cosA,再去掉一個週期 2π。
05填充第 1~4 題(第 11~14 題):正切差角、疊合求最小值、半角、正弦不等式
第 11 題設 AC=BC=3,則 CE=1、CD=2。直角三角形 ACD、ACE 中,tan∠CAD=32、tan∠CAE=31。θ=∠CAD−∠CAE,由正切的差角公式:tanθ=1+32×3132−31=91131=113。
長度設成 3 只是為了方便,設成任何正數結果都一樣,因為正切只跟邊長的比有關。
第 12 題疊合:3sinx+3cosx=23(23sinx+21cosx)=23sin(x+6π),所以 y=23sin(x+6π)+2。0≤x≤2π 時 6π≤x+6π≤32π,這段範圍內正弦的最小值是 sin6π=21(另一端 sin32π=23 比較大)。(1) 最小值 m=23×21+2=2+3。(2) 此時 x+6π=6π,x=0。 範圍有限制時,最小值不是
−23+2;要先把角的範圍換過去,再比較兩個端點。直接代
x=0 檢查:
y=0+3+2。
第 13 題θ 是第四象限角,cosθ>0,cosθ=1−259=54。135∘<2θ<180∘,2θ 是第二象限角,餘弦為負。由半角公式:cos2θ=−21+cosθ=−109=−103=−10310。 半角公式的正負號要看 2θ 落在哪個象限,不是看 θ。
第 14 題在 0≤x≤2π 內,sinx=−21 的解是 x=67π 與 x=611π。y=sinx 的圖形在這兩個角之間位於直線 y=−21 的下方(最低到 x=23π 時的 −1),其餘部分在直線上或上方,所以解為 67π<x<611π。
不等式是嚴格小於,兩個端點不含。
06填充第 5~8 題(第 15~18 題):化成正切、弓形面積、圖形交點、方格中的角
第 15 題展開:sin(α+β)cos(α−β)=sinαcosβ+cosαsinβcosαcosβ+sinαsinβ。tanα、tanβ 都有定義,所以 cosαcosβ=0,分子分母同除以 cosαcosβ:原式 =tanα+tanβ1+tanαtanβ=351−31=32×53=52。
第 16 題(1) 正三角形面積是 43×42=43。把圓心 O 與三頂點相連,分成三個底為 4、高為內切圓半徑 r 的三角形:3×21×4×r=43,得 r=323,即 OD=323。(2) OD⊥AB、OE⊥AC,四邊形 ADOE 中 ∠A=3π,所以 ∠DOE=2π−2π−2π−3π=32π。鋪色部分是弦 DE 上方的弓形,面積=扇形 ODE 減 △ODE =21r2×32π−21r2sin32π=21×34×32π−21×34×23=94π−33。 r2=912=34。扇形面積公式 21r2θ 的 θ 要用弧度。
第 17 題解的個數就是 y=sinx 與直線 y=3πx 的交點個數。x=0 是一個解。兩個函數都是奇函數,圖形都對稱於原點,所以負的解與正的解一樣多,只要數 x>0 的部分。x>3π 時 3πx>1,沒有交點。0<x≤π:正弦曲線從原點出發時比直線陡,先在直線上方,到 x=π 時 sinπ=0<31 已在直線下方,中間交 1 次。π<x<2π:sinx<0,直線為正,沒有交點。2π≤x≤3π:x=2π 時 0<32,曲線在下方;x=25π 時 1>65,曲線在上方;x=3π 時 0<1,曲線又在下方,所以交 2 次。正的解共 3 個,負的解也 3 個,連同 x=0 共 7 個。
直線在 x=3π 時高度剛好是 1,而正弦在 2π 到 3π 之間的最高點在 x=25π,那裡直線只有 65,所以這一拱與直線有兩個交點。別忘了 x=0。
第 18 題以方格的邊長為單位:B 在 C 正上方 3 格,A 在 B 右邊 1 格,所以直角三角形 ABC 中 tanα=BCAB=31。D 在 C 左邊 2 格,E 在 D 正下方 1 格,所以直角三角形 CDE 中 tanβ=CDDE=21。tan(α+β)=1−31×2131+21=6565=1,α、β 都是銳角且正切都小於 1,所以 α+β=45∘。從 CA 轉到 CB 是 α,CB 到 CD 是直角,CD 到 CE 是 β,所以 ∠ACE=α+90∘+β=135∘。
寫成弧度是 43π。α、β 各自都不是特別角,但加起來剛好是 45∘。
看到 asinx+bcosx 先疊合成單一正弦;x 有範圍限制時,把角的範圍一起換過去再找極值。半角公式的正負號看半角所在的象限。
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