御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:弧度量與有向角、弧長與扇形面積、廣義角的三角函數值、正弦函數的圖形(振幅、週期、平移與伸縮)與應用

武陵高中 110 上
高二第二次段考
數學試題、答案與詳解

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01 · 試題

原卷 16 題,照原卷順序

多重選擇題 4 題共 32 分、填充題 12 格共 68 分(依答對題數查配分表);原卷填充題第 1~9 題(共 12 格)即本頁第 5~16 題。答案已與學校公布的答案逐題核對,全部相同。

一、多重選擇題:(每題 8 分,共 32 分;答錯一個選項,可得 5 分;答錯兩個選項,可得 2 分;答錯 3 個以上或沒作答不予計分)
1
下列有向角中,哪些是第三象限角:
  1. (A) π2 弳
  2. (B) 10 弳
  3. (C) −100π∘
  4. (D) 2π 弳
  5. (E) (2π​+3) 弳
2
關於 y=sinx 經過平移或伸縮後的圖形,試選出正確的選項:
  1. (A) 將 y=sinx 左移 3 單位後,可得到 y=sin(x−3) 的圖形
  2. (B) 將 y=sin(x+3) 水平伸縮 3 倍後,可得到 y=sin(3x+3) 的圖形
  3. (C) 將 y=sin(x+3π​) 鉛直上移 3 單位後,可得到 y=sin(x+3π​)+3 的圖形
  4. (D) 將 y=sin(x+3π​) 鉛直伸縮 2 倍後,可得到 y=sin2(x+3π​) 的圖形
  5. (E) 將 y=sin(x+3π​) 鉛直伸縮 2 倍後,可得到 y=2sin(x+3π​) 的圖形。
3
關於函數 y=f(x)=40sin(21​x+2π​)+77,下列敘述何者正確?
  1. (A) 值域為 {y∣−77≤y≤77}
  2. (B) 週期為 π
  3. (C) 圖形對稱 y 軸
  4. (D) f(2π​)>100
  5. (E) f(3)<77。
4
如圖所示,有 4 個函數 y=2sin(2x−6π​),y=2sinx,y=sin(x+6π​),y=sin(2x−3π​),則下列何者正確?
  1. (A) f(x)=2sin(2x−6π​)
  2. (B) g(x)=2sinx
  3. (C) h(x)=sin(x+6π​)
  4. (D) k(x)=sin(2x−3π​)
  5. (E) f(x)=2sinx。
載入中...
二、填充題:(共 68 分,配分如下表)題數 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12 的得分依序為 8、16、24、30、36、42、48、54、58、62、65、68
5
求值:3​tan3π​+22​sin65π​−2cos47π​= ____。
6
一個半徑為 5 的扇形,若周長為 20,則面積為 ____ 平方單位。
填充題第 3 題(第 7~8 題) 一正弦波以函數 y=5sin(3x+3π​)−2 表示,
7
(1) 設此正弦波的振幅為 a,週期為 b,基線為 y=k,試求數對 (a,b,k)= ____
8
(2) 若此正弦波的最大值為 M,最小值為 n,試求數對 (M,n)= ____
填充題第 4 題(第 9~10 題) 鐘面上時針的長度為 2,分針的長度為 3,求由 3 點 10 分到 3 點半,這段時間內
9
(1) 考慮有向角的方向性,則分針所走的度數為 ____ 弳。
10
(2) 分針和時針所掃過的面積比為 ____
11
兩函數 y=sinx 與 y=sin3x 在 [0,2π] 間有幾個交點?____
12
婷婷段考完想去香山濕地觀察潮間帶的生態,於是上網查了開放時間,發現當天潮高最大為 200 公分,分別在早上 10 點與晚上 10 點發生,於是選用函數 y=asin(bx+c) 來描述當天的現象,其中 y 為潮高(單位:公分),x 為時間(單位:小時),且 a>0,b>0,−π<c<π,則 c= ____。
13
超級市場中大小相同的罐頭每三罐用塑膠繩捆起來一起販售(如圖所示)。已知罐頭橫截面的圓半徑為 5 公分,試求塑膠繩的長度。____
載入中...
14
若 −2π≤x≤2π,則函數 y=∣2sin3x+1∣ 的圖形與直線 y=1 有 ____ 個交點。
填充題第 9 題(第 15~16 題) 五芒星形是畢達哥拉斯學派的神祕數學徽記,正五邊形的 5 條對角線即形成五芒星,試回答下列問題:
15
(1) 若 AC=1,求 CD 的長。____
載入中...
16
(2) 承 (1),求 cos5π​ 之值。____
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(A)(B)(E)
第 2 題(C)(E)
第 3 題(C)(D)
第 4 題(C)(D)(E)
第 5 題3
第 6 題25
第 7 題(5,32π​,−2)
第 8 題(3,−7)
第 9 題−32π​
第 10 題27:1
第 11 題7
第 12 題65π​
第 13 題10π+30 公分
第 14 題19
第 15 題25​−1​
第 16 題45​+1​
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

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01多重選擇題第 1、2 題:有向角的象限、平移與伸縮

第 1 題

第三象限角:扣掉整圈 2π 之後,角度介於 π≈3.14 與 23π​≈4.71 之間。

(A) 正確。 π2≈9.87,減去一圈 2π≈6.28 得約 3.59,介於 3.14 與 4.71 之間。

(B) 正確。 10−2π≈3.72,介於 3.14 與 4.71 之間。

(C) 錯誤。 這個選項的單位是「度」:−100π∘≈−314.16∘,加上 360∘ 得約 45.84∘,是第一象限角。

(D) 錯誤。 2π 弳與 0 弳同終邊,終邊落在 x 軸正向上,是象限角,不屬於任何象限。

(E) 正確。 2π​+3≈1.57+3=4.57,介於 3.14 與 4.71 之間。

選 (A)(B)(E)。

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(C) 最容易被當成弧度:若誤看成 −100π 弳,它與 0 同終邊,也不是第三象限角,但理由不同。
第 2 題

平移、伸縮都是對 x 或對整個函數值動手:左右移與水平伸縮改 x,上下移與鉛直伸縮改函數值。

(A) 錯誤。 左移 3 單位是把 x 換成 x+3,得 y=sin(x+3);y=sin(x−3) 是右移 3 單位。

(B) 錯誤。 水平伸縮 3 倍是把 x 換成 3x​,得 y=sin(3x​+3);y=sin(3x+3) 是水平伸縮 31​ 倍。

(C) 正確。 鉛直上移 3 單位是函數值加 3,得 y=sin(x+3π​)+3。

(D) 錯誤。 鉛直伸縮 2 倍是函數值乘 2;y=sin2(x+3π​) 是把 x+3π​ 乘 2,屬於水平方向的改變。

(E) 正確。 函數值乘 2,得 y=2sin(x+3π​)。

選 (C)(E)。

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檢查法:在原圖形上取一點,例如 y=sinx 的 (0,0),左移 3 後應到 (−3,0);代入 y=sin(x−3) 得 sin(−6)=0,所以 (A) 不對。
x 換成 x+h 是左移 h,x 換成 kx​ 是水平伸縮 k 倍;方向都和直覺相反。

02多重選擇題第 3、4 題:正弦函數的性質、由圖形辨認函數

第 3 題

① 化簡:sin(θ+2π​)=cosθ,所以 f(x)=40cos2x​+77。

(A) 錯誤。 −1≤cos2x​≤1,所以 37≤f(x)≤117,值域是 {y∣37≤y≤117}。

(B) 錯誤。 週期是 2π÷21​=4π。

(C) 正確。 f(−x)=40cos(−2x​)+77=40cos2x​+77=f(x),圖形對稱於 y 軸。

(D) 正確。 f(2π​)=40cos4π​+77=202​+77≈105.3>100。

(E) 錯誤。 23​<2π​≈1.57,23​ 弳是第一象限角,cos23​>0,所以 f(3)=40cos23​+77>77。

選 (C)(D)。

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(E) 的 3 代入後角度是 23​ 弳,不是 3 弳;只要判斷 cos23​ 的正負,不必算出數值(約 0.07)。
第 4 題

① 四個函數的振幅與週期:

y=2sin(2x−6π​) 振幅 2、週期 π;y=2sinx 振幅 2、週期 2π。

y=sin(x+6π​) 振幅 1、週期 2π;y=sin(2x−3π​) 振幅 1、週期 π。

四個函數的振幅與週期搭配都不同,看圖形的高矮與疏密就能一一對應。

② 看高矮:g、f 兩條的最高與最低相差 4,振幅 2;h、k 兩條較矮,振幅 1。

③ 看疏密:g 的相鄰兩波峰距離只有 f 的一半,所以 g 的週期是 π、f 的週期是 2π。同理 k 比 h 密,k 的週期是 π。

④ 因此 g(x)=2sin(2x−6π​),f(x)=2sinx,h(x)=sin(x+6π​),k(x)=sin(2x−3π​)。

(A) 錯誤。 f(x)=2sinx。

(B) 錯誤。 g(x)=2sin(2x−6π​)。

(C) 正確。

(D) 正確。

(E) 正確。

選 (C)(D)(E)。

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原卷圖沒有畫坐標軸,本題只能靠振幅與週期判斷。另外,若用 f、g、h 三條曲線的波峰位置推出坐標,原卷圖上 k 的波峰在 x=12π​,這是 sin(2x+3π​) 的位置;題目給的 sin(2x−3π​) 波峰應在 x=125π​。兩者分別是 y=sin2x 向左、向右平移 6π​,所以原卷的圖把 k 畫成了 sin(2x+3π​),與題目不吻合。不過四個函數已經給定,依振幅與週期仍可一一對應,學校答案為 (C)(D)(E)。
y=asin(bx+c)+d:振幅 ∣a∣、週期 ∣b∣2π​、基線 y=d;辨認圖形先看高矮(振幅),再看疏密(週期)。

03填充題第 1、2 題:特殊角的值、扇形面積

第 5 題

① tan3π​=3​,所以 3​tan3π​=3。

② 65π​=π−6π​ 在第二象限,正弦為正:sin65π​=sin6π​=21​,所以 22​sin65π​=2​。

③ 47π​=2π−4π​ 在第四象限,餘弦為正:cos47π​=cos4π​=22​​,所以 2cos47π​=2​。

④ 原式 =3+2​−2​=3。

先找參考角,再依象限決定正負號。
第 6 題

① 扇形周長=兩條半徑+弧長:5+5+s=20,弧長 s=10。

② 扇形面積 =21​× 半徑 × 弧長 =21​×5×10=25。

答案 25 平方單位。

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也可以先求圓心角 θ=rs​=510​=2 弳,再用 21​r2θ=21​×25×2=25。周長別忘了兩條半徑。

04填充題第 3 題:正弦波的振幅、週期、基線與極值

第 7 題

對照 y=asin(bx+c)+d:這裡係數 5、x 的係數 3、常數 −2。

① 振幅 a=5。

② 週期 b=32π​。

③ 基線是圖形上下擺動的中線 y=−2,所以 k=−2。

答案 (a,b,k)=(5,32π​,−2)。

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第 8 題

−1≤sin(3x+3π​)≤1,乘 5 再減 2:

−7≤5sin(3x+3π​)−2≤3

兩端都取得到,所以最大值 M=3,最小值 n=−7。

答案 (M,n)=(3,−7)。

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最大值=基線+振幅,最小值=基線-振幅。

05填充題第 4 題:鐘面上的有向角與扇形面積

第 9 題

① 分針每分鐘轉 60360∘​=6∘,從 10 分到 30 分共 20 分鐘,轉了 120∘。

② 分針是順時針轉,有向角取負:−120∘=−32π​ 弳。

答案 −32π​ 弳。

載入中...
第 10 題

① 分針:半徑 3,轉了 32π​,掃過面積 21​×32×32π​=3π。

② 時針每小時轉 30∘,每分鐘轉 0.5∘,20 分鐘轉 10∘=18π​ 弳。

③ 時針:半徑 2,掃過面積 21​×22×18π​=9π​。

④ 面積比 3π:9π​=27:1。

答案 27:1。

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面積只看轉過的角度大小,不帶方向的正負號。

06填充題第 5 題:兩個正弦圖形的交點

第 11 題

交點的 x 坐標滿足 sin3x=sinx。

① 兩個角的正弦相等,表示兩角的終邊相同,或對稱於 y 軸:3x=x+2kπ 或 3x=π−x+2kπ(k 為整數)。

② 第一種:x=kπ,在 [0,2π] 內有 0、π、2π,共 3 個。

③ 第二種:4x=π+2kπ,x=4π​+2kπ​,在 [0,2π] 內有 4π​、43π​、45π​、47π​,共 4 個。

④ 兩組沒有重複,共 7 個交點,與圖形一致。

答案 7。

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兩端點 x=0 與 x=2π 都在範圍內,兩個圖形在那裡都等於 0,要算進去。

07填充題第 6 題:潮高的正弦模型

第 12 題

① 當天潮高最大出現在 x=10 與 x=22,相鄰兩次最高相隔一個週期:週期 =22−10=12 小時。

② 由 b2π​=12 得 b=6π​;最大值 200 得 a=200。

③ x=10 時正弦值為 1:6π​×10+c=2π​+2kπ,即 c=2π​−35π​+2kπ=−67π​+2kπ。

④ 配合 −π<c<π,取 k=1,得 c=65π​。

⑤ 檢查 x=22:622π​+65π​=29π​=2π​+4π,正弦值也是 1。

答案 c=65π​。

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c=−67π​ 也讓 x=10 時最高,但不在 −π<c<π 的範圍內。

08填充題第 7 題:捆三個罐頭的繩長

第 13 題

從上方看,三個罐頭是三個半徑 5 的圓,兩兩外切,三個圓心連成邊長 10 的正三角形。

① 直線部分:每段繩子是兩圓的外公切線段,與兩圓心的連線平行且等長,三段共 3×10=30。

② 圓弧部分:每段圓弧的兩條半徑分別垂直於相鄰兩段繩子,圓心角是 360∘−90∘−90∘−60∘=120∘。

③ 三段圓弧共 3×120∘=360∘,合起來是一整個圓周 2π×5=10π。

答案 10π+30 公分。

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不論捆幾個罐頭,繩子繞一圈方向共轉 360∘,圓弧合起來都是一個整圓周。

09填充題第 8 題:含絕對值的正弦圖形與直線的交點

第 14 題

① ∣2sin3x+1∣=1 表示 2sin3x+1=1 或 2sin3x+1=−1,即 sin3x=0 或 sin3x=−1。

② 令 t=3x,由 −2π≤x≤2π 得 −6π≤t≤6π;每個 t 對應一個 x。

③ sint=0:t=kπ,k=−6,−5,⋯,6,共 13 個。

④ sint=−1:t=−29π​、−25π​、−2π​、23π​、27π​、211π​,共 6 個。

⑤ 兩組沒有重複,共 13+6=19 個交點。

答案 19。

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容易漏掉 sin3x=−1 這一組:絕對值等於 1,裡面可以是 1 也可以是 −1。

10填充題第 9 題:五芒星與 cos(π/5)

第 15 題

設邊長 CD=s。正五邊形每個內角 108∘,對角線把每個內角三等分成 36∘。

① △ACD 中,AC=AD=1,頂角 ∠CAD=36∘,兩底角各 72∘。

② 對角線 CE 交 AD 於 P。∠PCD=36∘、∠PDC=72∘,所以 ∠CPD=72∘,CP=CD=s。

③ ∠ACP=72∘−36∘=36∘=∠CAP,所以 AP=CP=s,PD=1−s。

④ △CDP 與 △ACD 的三個角都是 36∘、72∘、72∘,兩者相似:

CDPD​=ACCD​ ⇒ s1−s​=1s​

⑤ 整理得 s2+s−1=0,取正根 s=2−1+5​​。

答案 CD=25​−1​。

載入中...
25​−1​≈0.618,對角線與邊長的比是 21+5​​≈1.618(黃金比)。
第 16 題

① 看 △ABE:AB=AE=s 是邊長,BE=1 是對角線(對角線都等長)。

② 頂角 ∠BAE=108∘,兩底角 ∠ABE=∠AEB=36∘=5π​。

③ 作 AM⊥BE,等腰三角形的高平分底邊,BM=21​。

④ 直角三角形 ABM 中:

cos5π​=ABBM​=s21​​=5​−11​=45​+1​

答案 45​+1​。

載入中...
也可以用 △ACD 的餘弦定理:s2=1+1−2cos36∘,cos36∘=22−s2​=41+5​​,結果相同;數值約 0.809。
正五邊形裡的角都是 36∘ 的倍數,找出兩個 36∘、72∘、72∘ 的相似三角形,就能列出黃金比的方程式。

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第 1 題選項 C 的單位是度不是弳,要先換算;第 2 題水平伸縮 3 倍是把 x 換成 x 除以 3;第 14 題先拆成正弦值等於 0 與等於負 1 兩種情形,再數 3x 的範圍內各有幾個角;第 15、16 題要在五芒星裡找出兩個相似的等腰三角形。詳解逐題寫在本頁。

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