御藍教育/段考卷/高二

段考詳解範圍:三角函數與指數函數(弧度量與同界角、弧長與扇形面積、正弦函數的圖形與週期、週期性數學模型、指數函數的圖形、指數方程式與不等式)

苑裡高中 111 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 22 題,照原卷順序

多選題 2 題,每題 5 分,每錯一個選項扣 2 分,扣至該題 0 分為止,共 10 分;單選與填充題第 1 至 20 題(第 6 題有 4 格)共 23 格,依答案卷上的對照表給分,共 90 分:答對 1 至 23 格依序得 7、14、20、26、31、36、41、46、50、54、58、61、64、67、70、73、76、79、82、84、86、88、90 分。合計 100 分。本頁題號全卷連續:第 1、2 題是多選第 1、2 題,第 3 至 22 題依序是單選與填充題的第 1 至 20 題。答案已與學校公布的答案逐題核對。

一、多選題(每題 5 分,每錯一個選項扣 2 分,扣至該題 0 分為止,共 10 分。)
1
已知 a>0,a=1,試問下列哪些圖形可以是函數 y=ax 圖形的一部分?
載入中...
2
設函數 f(x)=3+2sin5x,關於 f(x) 的描述下列哪些選項是正確的?
  1. (A) 值域為任意實數
  2. (B) 定義域為 [1,5]
  3. (C) 週期為 52π​
  4. (D) 振幅為 2
  5. (E) 頻率為 5
二、單選與填充題(依照答案卷上標註題數給分,共 90 分)
3
若 a=sinπ,b=sinπ∘,c=sin57.3∘,a,b,c 三數大小關係為下列何者?
  1. (A) a=b=c
  2. (B) a<b=c
  3. (C) a=c>b
  4. (D) a<b<c
  5. (E) a>b=c
4
若 a=3​,b=53​,c=531​​,a,b,c 三數大小關係為下列何者?
  1. (A) a>b>c
  2. (B) a>c>b
  3. (C) c>b>a
  4. (D) c>a>b
  5. (E) b>c>a
5
標準位置角 313 弧度位於何處?
  1. (A) 第一象限
  2. (B) 第二象限
  3. (C) 第三象限
  4. (D) 第四象限
  5. (E) y 軸上
6
右圖為哪一個函數的圖形?
  1. (A) y=3sinx
  2. (B) y=3sin(x+2π​)+2
  3. (C) y=−3sin(x+π)
  4. (D) y=3sin(x+π)+2
  5. (E) y=−3sin(x+π)+2
載入中...
7
右圖中四個曲線 Γ1​、Γ2​、Γ3​、Γ4​ 依序為函數 y=ax、y=bx、y=cx、y=dx 的圖形,則在 a,b,c,d 中,哪一個數字最小?
  1. (A) a
  2. (B) b
  3. (C) c
  4. (D) d
  5. (E) 無法判斷
載入中...
8
將下列各角度單位換算:(弧度量換成度度量,度度量換成弧度量) 弧度量度度量​23π​(1)​(2)225∘​−611π​(3)​(4)240∘​​
9
若一扇型的弧長等於其所在圓周長的 32​,則此扇形所對的圓心角為 ____ 弧度。
10
如右圖,若扇形圓心角為 135∘,半徑為 3,則弓形部分的面積為 ____。
載入中...
11
不等式 (21​)x+3<22​ 的解為 ____。
12
已知 x 為實數,試求 4x2+4x+5 的最小值為 ____。
13
一扇形半徑為 15,圓心角為 154π​,則此扇形的面積為 ____。
14
設 θ 弳介於 0 弳至 2π 弳,若 θ 弳與 π3 弳為同界角,且 θ=(π2+a)π,則 a= ____。
15
設一扇形的圓心角為 3π​,若此扇形的面積為 A1​,內切圓的面積為 A2​,則 A1​:A2​= ____。
16
超音波指的是聲波頻率超過 20000 Hz 的聲音,若 y=500sinkx,(k>0) 表示某一超音波的聲波函數,則 k 值的範圍為 ____。
17
設 0≤x≤2π,若 sinx≥23​​,則 x 的範圍為 ____。
18
設 −2π≤x≤2π,則 y=2​sin(3x+3π​)​ 的圖形與 y=34​ 有 ____ 個交點。
19
不等式 4x−3×2x−4≤0 的解範圍為 ____。
20
假設小華某段時間的血壓變化可用函數 f(t)=24sin(150πt)+90 來模擬,其中 f(t) 為血壓(單位:毫米汞柱),t 為時間(單位:分鐘)。若 f(t) 的最大值稱為收縮壓,而兩個收縮壓的時間間隔為 1 次心跳的時間,則小華的心跳速率為每分鐘 ____ 次。
21
科學家經過長期的追蹤調查某稀有植物,發現該植物的數量一直符合數學模式 B(t)=1+9⋅3−0.1(t+10)64​,t≥0(即 t 年後植物的數量有 B(t) 棵)。若已知現有植物 16 棵,未來該植物的數量仍按照這個數學模式成長,則再經過 ____ 年,該植物的數量才會達到 48 棵。
22
將魚從冷凍庫取出,放在 25∘C 的室溫下解凍,放置 x 小時後魚的溫度為 f(x)=25−32ax 攝氏度,其中 a 是常數。根據經驗,魚在解凍 1 小時後的溫度為 9∘C。問:解凍 6 小時後,魚的溫度為 ____ 度。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(A)(E)
第 2 題(C)(D)
第 3 題(D)
第 4 題(A)
第 5 題(D)
第 6 題(E)
第 7 題(C)
第 8 題(1) 270∘ (2) 45π​ (3) −330∘ (4) 34π​
第 9 題34π​
第 10 題827π​−492​​
第 11 題x>2−9​
第 12 題4
第 13 題30π
第 14 題−8
第 15 題3:2
第 16 題k>40000π
第 17 題3π​≤x≤32π​
第 18 題24
第 19 題x≤2
第 20 題75
第 21 題20
第 22 題24.5
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多選題:指數函數的圖形、正弦型函數的基本性質

第 1 題答案 (A)(E)。y=ax(a>0,a=1)的函數值恆為正,圖形整個在 x 軸上方,並且通過 (0,1);a>1 時由左往右一路上升,0<a<1 時由左往右一路下降。(A) 對:圖形通過 (0,1)、在 x 軸上方、由左往右上升,是 a>1 的樣子。(B) 錯:圖形通過 (1,0),但 a1=a>0,不會是 0;而且圖形有一段在 x 軸下方。(C) 錯:同樣通過 (1,0),並且穿到 x 軸下方。(D) 錯:圖形雖然通過 (0,1),但在 y 軸左邊下降、右邊上升;指數函數只會一路上升或一路下降。(E) 對:圖形通過 (0,1)、在 x 軸上方、由左往右下降,是 0<a<1 的樣子。
(B)、(C) 通過的是 (1,0);指數函數通過的定點是 (0,1)。
第 2 題答案 (C)(D)。(A) 錯:−1≤sin5x≤1,所以 3−2≤f(x)≤3+2,值域是 1≤f(x)≤5,不是任意實數。(B) 錯:任何實數 x 都可以代入,定義域是全體實數;[1,5] 是值域。(C) 對:y=sin5x 的週期是 52π​,乘上 2 再加 3 不改變週期。(D) 對:振幅是 sin5x 前面的係數 2(最大值 5 與最小值 1 之差的一半)。(E) 錯:頻率是週期的倒數,1÷52π​=2π5​,不是 5。
5 是 x 的係數,要除以 2π 才是頻率。
指數函數的圖形恆在 x 軸上方且通過 (0,1);正弦型函數的值域由振幅與上下平移決定,頻率是週期的倒數。

02單選題:弧度與度的分辨、根式比大小、弧度角的象限

第 3 題答案 (D)。a=sinπ 沒有度的記號,單位是弧度,π 弧度 =180∘,所以 a=sin180∘=0。b=sinπ∘ 有度的記號,是 sin3.14∘ 左右,c=sin57.3∘。正弦在 0∘ 到 90∘ 之間遞增,而 0∘<3.14∘<57.3∘<90∘,所以 0<sinπ∘<sin57.3∘,即 a<b<c。
1 弧度 =π180∘​≈57.3∘,所以 c 差不多是 sin1(弧度)≈0.84;b≈0.055。
第 4 題答案 (A)。都寫成以 3 為底的指數:a=3​=321​,b=53​=351​,c=531​​=(3−1)51​=3−51​。底數 3>1,指數越大值越大;21​>51​>−51​,所以 a>b>c。
也可以和 1 比:a、b 都大於 1,c 小於 1,所以 c 最小。
第 5 題答案 (D)。π≈3.1416,所以 100π≈314.16,313−100π≈−1.16。100π 是 2π 的 50 倍,所以 313 弧度與約 −1.16 弧度的角同界。−2π​≈−1.57,而 −1.57<−1.16<0,這個角是從 x 軸正向順時針轉不到四分之一圈,終邊在第四象限。
換成正的同界角:−1.16+2π≈5.12,介於 23π​≈4.71 與 2π≈6.28 之間,同樣是第四象限。數字很大時 π 要取到 3.1416,只取 3.14 誤差會被放大 100 倍。
先看有沒有度的記號;弧度角要判斷象限,先減去 2π 的整數倍。

03單選題:由圖形決定正弦型函數、由圖形比較底數

第 6 題答案 (E)。由圖,最高點 A(2π​,5)、最低點 B(23π​,−1),最大值 5、最小值 −1。中心線在 y=25+(−1)​=2,振幅 =25−(−1)​=3。相鄰的最高點與最低點相隔半個週期 23π​−2π​=π,週期是 2π。y=sinx 的最高點正好在 x=2π​,所以這個圖形是 y=3sinx+2。再看選項:(A) 沒有加 2,最大值只有 3。(B) 代 x=2π​ 得 3sinπ+2=2,不是 5。(C) 沒有加 2。(D) 代 x=2π​ 得 3sin23π​+2=−3+2=−1,不是 5。(E) sin(x+π)=−sinx,所以 −3sin(x+π)+2=3sinx+2,符合。
檢查 (E):x=2π​ 時 −3sin23π​+2=3+2=5;x=23π​ 時 −3sin25π​+2=−3+2=−1;x=0 時 −3sinπ+2=2,與圖形通過 (0,2) 相符。
第 7 題答案 (C)。四條曲線都通過 (0,1)。Γ1​、Γ2​ 由左往右上升,底數 a、b 都大於 1;Γ3​、Γ4​ 由左往右下降,底數 c、d 都小於 1,所以最小的一定是 c 或 d。在 y 軸右邊畫鉛直線 x=1,它與各曲線交點的 y 坐標就是底數本身。在 y 軸右邊,Γ3​ 在 Γ4​ 的下方(更貼近 x 軸),所以 c<d。四個數中 c 最小。
也可以看 y 軸左邊:x=−1 時 y 坐標是底數的倒數,Γ3​ 比 Γ4​ 高,所以 c1​>d1​,同樣得到 c<d。四個底數的大小是 c<d<a<b。
正弦型函數看圖:最大值與最小值的平均是中心線、差的一半是振幅;比較底數時畫鉛直線 x 等於 1,交點的高度就是底數。

04弧度與度的互換、圓心角、弓形面積

第 8 題π 弧度 =180∘。弧度換成度:乘上 π180∘​;度換成弧度:乘上 180∘π​。(1) 23π​=23​×180∘=270∘。(2) 225∘=225×180π​=45π​。(3) −611π​=−611​×180∘=−330∘。(4) 240∘=240×180π​=34π​。
(3) 的負號要留著,負角換單位後仍是負角。
第 9 題設圓的半徑為 r,圓周長是 2πr,弧長 =32​×2πr=34π​r。弧長 =rθ,所以圓心角 θ=34π​(弧度)。
整個圓的圓心角是 2π,弧長佔圓周的 32​,圓心角也佔 2π 的 32​。
第 10 題弓形 = 扇形 − 兩條半徑與弦圍成的三角形。135∘=43π​,扇形面積 =21​r2θ=21​⋅32⋅43π​=827π​。三角形兩邊都是半徑 3、夾角 135∘,面積 =21​⋅3⋅3⋅sin135∘=29​⋅22​​=492​​。所以弓形面積 =827π​−492​​。
扇形面積公式裡的圓心角要用弧度;sin135∘=sin45∘=22​​。
弧長等於半徑乘圓心角、扇形面積等於二分之一半徑平方乘圓心角,圓心角都要用弧度。

05指數不等式、指數的最小值、扇形面積

第 11 題都化成以 2 為底:(21​)x+3=2−(x+3),22​=21⋅221​=223​。不等式變成 2−x−3<223​。底數 2>1,指數的大小方向不變:−x−3<23​,−x<29​,x>−29​。
若保留底數 21​:22​=(21​)−23​,底數小於 1,不等號要反向,x+3>−23​,結果相同。學校答案寫成 x>2−9​。
第 12 題底數 4>1,指數越小值越小,所以先求指數的最小值。配方:x2+4x+5=(x+2)2+1≥1,在 x=−2 時等號成立。所以 4x2+4x+5 的最小值是 41=4。
第 13 題扇形面積 =21​r2θ=21​⋅152⋅154π​=21​⋅15⋅4π=30π。
指數不等式先化成同底數;底數大於 1 時不等號方向不變,底數介於 0 與 1 之間時要反向。

06同界角與 π 的估計、扇形的內切圓

第 14 題同界角相差 2π 的整數倍,所以 θ=π3−2nπ(n 為整數)=(π2−2n)π。與 θ=(π2+a)π 比較,a=−2n。再由 0≤θ<2π:0≤(π2−2n)π<2π,即 0≤π2−2n<2。π2≈9.87,所以 7.87<2n≤9.87,偶數 2n 只能是 8。因此 θ=(π2−8)π,a=−8。
檢查:π2−8≈1.87,θ≈1.87π,確實在 0 與 2π 之間。3.142≈9.86,用 π≈3.14 估計就夠了。
第 15 題設扇形的圓心為 O、半徑為 R,內切圓的圓心為 P、半徑為 r。內切圓與兩條半徑都相切,所以 P 在圓心角的角平分線上,OP 與每條半徑的夾角是 6π​=30∘。從 P 向一條半徑作垂線,垂線長就是 r,得到一個 30∘–60∘–90∘ 的直角三角形,30∘ 的對邊是 r、斜邊是 OP,所以 OP=2r。內切圓又與扇形的弧相切,切點在角平分線上,所以 OP+r=R,即 3r=R。A1​=21​R2⋅3π​=6πR2​=69πr2​=23πr2​,A2​=πr2。所以 A1​:A2​=23​:1=3:2。
內切圓與弧相切時,切點、P、O 三點共線,所以大圓半徑 R 正好是 OP 加上小圓半徑 r。
扇形的內切圓:圓心在角平分線上,用圓心到半徑的距離等於小圓半徑、圓心到弧的距離也等於小圓半徑,列出兩個關係。

07頻率的條件、正弦不等式、交點個數

第 16 題y=500sinkx(k>0)的週期是 k2π​,頻率是週期的倒數 2πk​。超音波的頻率超過 20000:2πk​>20000,所以 k>40000π。
頻率的單位 Hz 是「每秒幾次」,這裡把 x 看成以秒為單位的時間。振幅 500 與頻率無關。
第 17 題在 0≤x≤2π 內,sinx=23​​ 的解是 x=3π​ 與 x=π−3π​=32π​。看 y=sinx 的圖形:從 3π​ 到 32π​ 這一段,圖形先升到最高點 (2π​,1) 再降回來,都在水平線 y=23​​ 的上方(端點在線上);其餘部分都在這條線的下方。所以 3π​≤x≤32π​。
不等號含等號,兩個端點要包含。
第 18 題y=sin(3x+3π​) 的週期是 32π​。取絕對值是把 x 軸下方的部分翻到上方,每半個週期的形狀就重複一次,所以 y=2​sin(3x+3π​)​ 的週期是 3π​,每個週期是一個從 0 升到 2 再降回 0 的拱形。水平線 y=34​ 的高度在 0 與 2 之間,與每個拱形在上升的一側交一次、下降的一側交一次,每個週期恰有 2 個交點。−2π≤x≤2π 的長度是 4π,4π÷3π​=12,正好是 12 個週期,共 12×2=24 個交點。
還要確認區間的端點不是交點,才不會多算或少算:x=2π 時 y=2​sin(6π+3π​)​=2⋅23​​=3​≈1.73,不等於 34​;x=−2π 時也是 3​。所以答案是 24。
正弦取絕對值後週期減半;數交點時先算區間裡有幾個週期,再乘上每個週期的交點數,並檢查端點。

08換元解指數不等式、血壓模型

第 19 題4x=(2x)2。令 t=2x(t>0),不等式變成 t2−3t−4≤0,分解為 (t−4)(t+1)≤0,得 −1≤t≤4。t=2x 恆為正,t≥−1 自然成立,只剩 2x≤4=22。底數 2>1,所以 x≤2。
2x 可以任意接近 0,所以 x 沒有下限,解是 x≤2,不是某個區間。
第 20 題f(t)=24sin(150πt)+90 的週期是 150π2π​=751​ 分鐘。最大值每隔一個週期出現一次,所以兩個收縮壓的時間間隔是 751​ 分鐘,也就是一次心跳要 751​ 分鐘。心跳速率 =1÷751​=75,每分鐘 75 次。
每分鐘的次數就是頻率,等於週期的倒數。順帶一提,收縮壓是最大值 24+90=114 毫米汞柱。
出現 4 的 x 次方與 2 的 x 次方時,令 t 等於 2 的 x 次方換成二次不等式,記得 t 大於 0。

09指數模型的應用:植物數量、解凍溫度

第 21 題先確認「現有 16 棵」是哪個時刻。令 B(t)=16:1+9⋅3−0.1(t+10)=1664​=4,3−0.1(t+10)=31​=3−1,−0.1(t+10)=−1,t=0。所以現在就是 t=0。再令 B(t)=48:1+9⋅3−0.1(t+10)=4864​=34​,9⋅3−0.1(t+10)=31​,3−0.1(t+10)=271​=3−3,−0.1(t+10)=−3,t+10=30,t=20。從 t=0 到 t=20,再經過 20 年。
檢查:B(20)=1+9⋅3−364​=1+31​64​=48。
第 22 題由解凍 1 小時後是 9∘C:f(1)=25−32a=9,32a=16,a=21​。所以 f(x)=25−32(21​)x。f(6)=25−32⋅641​=25−21​=24.5,解凍 6 小時後魚的溫度為 24.5 度。
x=0 時 f(0)=25−32=−7,是剛從冷凍庫取出的溫度;時間越久 32(21​)x 越接近 0,溫度越接近室溫 25 度。
指數模型的題目:先用已知的一筆資料求出常數或確認起點,再把要問的數值代入,化成同底數解指數。

同一次段考的其他學校

同樣是高二第一次段考,範圍相近,可以拿來限時再寫一份。

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  • 高雄新興高中弧度量、弧長與扇形面積、廣義角的三角函數值、正弦函數的圖形與週期、週期性現象的數學模型19 題

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苑裡高中 111 上 高二第一次段考數學哪幾題最容易錯?

單選與填充題第 16 題取絕對值後週期變成三分之 π,四 π 長的區間有 12 個週期、每個週期交兩次,共 24 個,還要檢查端點不是交點;第 13 題扇形的內切圓要用 30 度的直角三角形得到圓心到扇形頂點的距離是小圓半徑的兩倍;第 12 題要先把同界角寫成 π 的三次方減去 2π 的整數倍,再用 π 平方約 9.87 決定減幾圈;第 3 題 313 弧度要用 π 約 3.1416 才判斷得準。詳解逐題寫在本頁。

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