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94 學測數學 第 9 題
📅 94 年 📝 學測數學 第 9 題 題型:多選 課綱:99課綱
若 $0 < \theta < \dfrac{\pi}{4}$,試問以下哪些選項恆成立?
  1. $\sin\theta < \cos\theta$
  2. $\tan\theta < \sin\theta$
  3. $\cos\theta < \tan\theta$
  4. $\sin 2\theta < \cos 2\theta$
  5. $\tan\dfrac{\theta}{2} < \dfrac{\tan\theta}{2}$
三角函數性質與大小比較凹凸性應用三角比與三角函數三角函數
解題手法代入驗證〔AI 推測〕
答案

$(1)(5)$

詳解
已知 $0 < \theta < \dfrac{\pi}{4}$,我們逐一檢驗各選項: - (1) 對:當 $0 < \theta < \dfrac{\pi}{4}$ 時,$\sin\theta < \dfrac{\sqrt{2}}{2}$ 且 $\cos\theta > \dfrac{\sqrt{2}}{2}$,故 $\sin\theta < \cos\theta$ 恆成立。 - (2) 錯:$\tan\theta = \dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}$。在 $0 < \theta < \dfrac{\pi}{4}$ 時,$0 < \cos\theta < 1$,分母小於 $1$,故 $\tan\theta > \sin\theta$。 - (3) 錯:當 $\theta \to 0$ 時,$\cos\theta \to 1$,而 $\tan\theta \to 0$,故 $\cos\theta < \tan\theta$ 並非恆成立。 - (4) 錯:若取 $\theta = \dfrac{\pi}{6}$(在 $0 < \theta < \dfrac{\pi}{4}$ 區間內),則 $\sin 2\theta = \sin\dfrac{\pi}{3} = \dfrac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866$,$\cos 2\theta = \cos\dfrac{\pi}{3} = \dfrac{1}{2} = 0.5$。此時 $\sin 2\theta > \cos 2\theta$,故不成立。 - (5) 對:考慮正切函數 $f(x) = \tan x$ 在 $0 < x < \dfrac{\pi}{4}$ 為凹向上函數(因 $f''(x) = 2\tan x \sec^2 x > 0$),依凹性性質可知: $$\tan\dfrac{\theta}{2} < \dfrac{\tan\theta + \tan 0}{2} = \dfrac{\tan\theta}{2}$$ 或者利用半角公式代數驗證: $$\tan\dfrac{\theta}{2} = \dfrac{\sin\theta}{1+\cos\theta} \text{ 且 } \dfrac{\tan\theta}{2} = \dfrac{\sin\theta}{2\cos\theta}$$ 比較分母大小:在 $0 < \theta < \dfrac{\pi}{4}$ 下,$\cos\theta < 1 \implies 1 + \cos\theta > 2\cos\theta$。分母大者其值較小,因此 $\tan\dfrac{\theta}{2} < \dfrac{\tan\theta}{2}$ 恆成立。 故選 $(1)(5)$。

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

解析狀態:本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。